Главная страница » Блог » Какие бывают типы задвижек для трубопроводов

Какие бывают типы задвижек для трубопроводов

Содержание статьи

Задвижки в трубопроводах являются запорными устройствами, перекрывающими поток транспортируемых по трубам газов или жидкостей. Они включают и выключают подачу сред по веткам труб, к резервуарам и оборудованию. Благодаря этому, в трубопроводах можно проводить ремонты и профилактику. Чтобы определиться с выбором, нужно знать их отличие, какие виды задвижек бывают, для каких сред планируется использование, и в каких условиях.

Как работают задвижки в трубах

Принцип действия – основан на перекрытии потока во внутреннем диаметре трубы с фиксированными положениями «закрытый» и «открытый». Для этого в корпусе с крышкой, входным и выходным раструбом, располагается заслонка, заслонка-затвор (шиберный, клиновой, или шланговый), который приводится в движение соединенным с ним шпинделем[1].

На шпинделе с этой целью есть метрическая резьба, через которую вращение его маховика превращается в поступательное перемещение вниз, и перекрытие затвором внутреннего диаметра в задвижке – для прекращения потока на выходе. Обратным действием поток будет снова открываться, и среда подаваться дальше по трубам. Для этого вращение маховика обратно поднимает шпиндель с затвором, чтобы раскрыть внутреннее сечение.

Области применения задвижек для трубопроводов

Описанные разновидности задвижек используются:

В водопроводах холодной и горячей воды, питьевой и технической.
В газопроводах и нефтепроводах.
В противопожарных системах и гидрантах.
Для систем отопления.
В сетях канализации и водоотвода.

По отраслям – это коммунальные хозяйства населенных пунктов, нефтегазовая и химическая промышленность, кораблестроение, различные производства. Во всех сферах независимо от того, какие бывают задвижки по конструкции, их задача – перекрывать и открывать подачу перекачиваемой среды.

Виды задвижек

Их классификация – по нескольким критериям, включая материал корпуса и уплотнений, также по типам затворов и приводов, давлению и температуре среды, способам соединения с арматурой и трубами[2].

По материалу корпуса

К корпусу относится основная его часть с проходом для среды и крышкой, а также штурвал маховика. В задвижках они изготавливаются из чугуна, стали, или пластика.

Чугун. Используется высокопрочный ВЧ (чаще всего марка GGG40) с шаровым графитом в составе литья для повышения износостойкости и увеличения эксплуатационного срока, и простой серый СЧ – соединение углерода и волокнистого графита с железом. Шаровый графит в составе ВЧ гарантирует отсутствие пустот, цельность материала, коррозионную стойкость. Для противодействия коррозии, конструкция задвижек из чугуна также защищают эпоксидными и порошковыми красками, иногда никелевым покрытием. Чугунные устройства рассчитаны на давление до 1,6 МПа, с применением в промышленности и коммунальных службах.

Сталь. Устройство корпуса и детали изготавливаются из сталей: легированных (20ГЛ), нержавеющих (20Х5МЛ, 12Х18Н12М3ТЛ), и углеродистых (25/35Л). Легированные – для работы в агрессивных средах, углеродистые – для транспортирования воды, пара, нефтепродуктов. Нержавеющие стали применяются там, где нужна высокая чистота продукта – в пищевой, фармацевтической промышленности.

Массовое применение задвижек их всех видов стали – в нефтегазовой и химической, горной промышленности, энергетике и судостроении, отраслях ЖКХ и строительства. Они выдерживают давление до 250 МПа.

Пластик. Основная разновидность применяемого полимера – полипропилен. Он высокопрочный, выдерживает высокие температуры, химически нейтрален. Задвижки из него ставятся на трубах из такого же материала. Применяются для сетей с невысоким давлением в водоснабжении и отоплении, ЖКХ, оросительных и поливных системах, частных и кооперативных хозяйствах. Для соединения такие задвижки бывают с компрессионными фитингами, присоединяются путем сварки.

Латунь. Материал, не подверженный коррозии. Ограниченное применение таких задвижек – в трубопроводах с газом и воздухом, неагрессивными жидкостями с невысоким давлением, в том числе как водопроводный кран, и для отопления.

По материалу уплотнительных поверхностей затвора

Затвор на линиях контакта с седлами оснащается уплотнителями. Они могут быть двух видов:

Резиновые, из EPDM – синтетического каучука (этилен-пропилен-диенового) – морозостойкого, хотя и менее прочного. Обрезиненные клинья не корродируют, не истираются, когда жесткая вода. Используются в ЖКХ.
С наплавлением нержавеющей стальной проволоки на кольца в корпусе. Область применения – в химических средах, при высоких давлениях, и при температурах до 425°С.

Отличия — качество наплавки, и то, как отшлифованы уплотнители на кольцах и дисках, влияет на герметичность конструкции.

По типу затвора

Затворы – основная часть в запорных узлах задвижек, перекрывающая поток. Они бывают клиновыми, шиберными, шаровыми, дисковыми, шланговыми.

Клин. Он может быть жестким, обрезиненным, двухсторонним, упругим. Шпинделем опускается в зону седла, которую ограничивают две наклонные секущие плоскости, обеспечивая полное перекрытие прохода. Открывается поднятием вверх с помощью того же шпинделя. Жесткий клин соприкасается непосредственно с седлом, быстро изнашивается, и может заклиниться в случаях резких перепадов температур.

Клин из двух дисков, соединенных жестко с определенным углом имеет возможность самоустановки, его не нужно подгонять в седле. Его износостойкость и герметичность высокая, он не клинится. В отличие от предыдущего, у упругого клина тоже два диска, но соединенных упруго. Они не заклинивают и не требуют подгонки. Но быстрее изнашиваются.

Шибер – это нож в форме диска или квадрата, нижняя часть секущей плоскости которого по периметру заостренная. Благодаря этому, он в вязких и густых средах устраняет на пути твердые фракции, может их рассекать, измельчая и разрезая. Движется по направляющим вверх и вниз. Простая конструкция, легко ремонтируется. Частое его применение – канализации, пульпопроводы.

Шар в виде затвора имеет проходное отверстие с диаметром, приближенным к диаметру трубы. При его повороте на 90°, перекрывает полностью поток. Обратным поворотом поток снова открывается. Частичный поворот будет приоткрывать поток на определенную пропускную способность, пропорционально углу поворота между 0° и 90°.

Диски. Конструкция из двух дисков имеет схожесть с клиновыми и шиберными моделями. Их затворная часть – в виде клина из двух параллельных дисков. Приближаясь к седлу, они прижимаются к уплотнениям седла, герметично перекрывая поток.

Диск закреплен на вращающемся валу, ось которого параллельна потоку. Он поворачивает диск на 90°, перекрывая поток. Шпиндель отсутствует. Компактная конструкция применяется в труднодоступных местах с ограниченными пространствами.

Шланговый узел – редкий запорный элемент. В нем отсутствуют уплотнительные седла. Гибкий шланг пережимается штоком, перекрывая поток. Такие конструкции применяются в сетях, транспортирующих химически агрессивные компоненты, пульпу, шлам.

По температуре использования

Температура эксплуатации учитывается для двух параметров. По предельным температурам в окружающей среде такие категории:

Т1 в интервале (-10 – +50)°С.
ТпУ1 – диапазон между -30°С и 40°С.
У1 работает от -40°С до +40°С.
ХЛ1 можно эксплуатировать с температурами (-40 – +40)°С.

В климатическом исполнении в соответствии с ГОСТом 15150 регламентируется температура в рабочей среде. Корпуса из нержавеющей стали рассчитаны на работу со средой при значениях (-40 – +550)°С, для черных сталей диапазон равен (-10 – +425)°С.

Чугунные задвижки могут транспортировать среду при (-5 – +90)°С, если затворы с уплотнениями из синтетического каучука. Если из силикона или фтористой резины, допустим интервал (-5 – +150)°С.

Корпуса из термопластика способны работать со средой при (-50 – +90)°С. Латунные конструкции рассчитаны на (-30 – +200)°С.

Важно, что при эксплуатации задвижек со средами с максимально допустимой температурой, их давление требуется обязательно снижать, потому что в таких условиях запас прочности уменьшается.

По типу привода

Приводы затворов в задвижках бывают ручные, механизированные с редуктором, автоматизированные электрические (иногда пневматические и гидравлические).

Ручной привод реализуется вращением штурвала маховика с помощью физических усилий. Он вращает шпиндель, передвигая вверх или вниз затвор. Если шпиндель невыдвижной, то он при вращении перемещает сам клин.

Редуктор механический увеличивает приложенные человеком усилия к штурвалу, облегчая работу с задвижками на трубах с высоким давлением среды.

Автоматизированный способ позволяет дистанционно включать закрытие и открытие затворов. Электрический сигнал с пульта управления включает сенсорные приводы с электрическим, пневматическим или гидравлическими механизмами, без приложения физических усилий к задвижке.

По давлению

В характеристиках задвижек указываются значения по давлению: PN и Ру. PN показывает условный максимум избыточного давления среды, допустимого для задвижек при 20°С на весь период эксплуатации. РУ – рабочее давление, которое конструкция длительно выдержит, когда при температуре 20°С во время функционирования. За символами обоих индексов пишутся цифры значения давления в барах. PN10 и РУ10 – это 10 бар, или 1 МПа.

Значение Ру рассчитывается для задвижек так, чтобы они работали стабильно и безопасно, учитывая небольшой запас прочности. В старых стандартах указывалось значение Ру. По новым российским и европейским стандартам в параметрах приводится PN.

Задвижки разного класса по давлению применяются в таких областях:

PN10 – в холодном водоснабжении малоэтажных строений, как водопроводный вентиль для безнапорных систем с давлением до 5 бар.
PN16 – в многоквартирных многоэтажных домах, учитывая возможные скачки давления в аварийных ситуациях.
PN25 – на теплотрассах, соединяющих котельные и дома, потребляющие это тепло. Когда используется теплоноситель горячее 130°С, применяют уже номинал PN40.
В паропроводах с низким давлением не выше 0,07 МПа, достаточно чугунных задвижек PN10. Но на практике, для запаса прочности, ставятся стальные PN16.
Для насыщенного пара со средним давлением до 1,5 МПа ставят арматуру PN25, а при давлении до 4 МПа в промышленных котельных пользуются стальными задвижками PN40.
PN100 и больше – для паровых магистралей и газопроводов.

Важно, что указанный номинал для 20°С при других температурах изменится. Так, для задвижки из стали PN16, при 200°С допустимо давление среды не выше 13 бар, для 300°С – только 10 бар.
По способу присоединения к трубе

По тому, какие бывают задвижки по типу соединения с трубопроводом и оборудованием, их делят на фланцевые, приварные, муфтовые.

С фланцами. На вводный и выводной патрубки приварены фланцы – диски с набором отверстий под шпильки или болты, для присоединения с идентичными фланцами трубопровода или оборудования. При стягивании болтами фланцев, между ними для герметичного уплотнения размещаются прокладки – из паронита, резины, стали, латуни (их нужно подразделять в зависимости от вида перекачиваемых сред).

Фланцы изготавливаются с круговыми проточками на плоскости. При сдавливании прокладки фланцами при соединении, ее материал вдавливается в эти проточки, достигается высокая герметичность. Такие соединения применяются во всех сферах, включая ЖКХ и разное промышленное технологическое оборудование.

Сваркой. Патрубки задвижек свариваются с трубами соответствующего диаметра в неразъемные соединения. Демонтировать их можно только резкой. Но это нужно для высокой надежности, прочности и герметичности на длительный срок.

Муфтовые соединения. На патрубках нарезаны резьбы, к которым накручиваются соединительные муфты. Такие конструкции применяются в трубопроводах с номинальным диаметром не выше DN50. Они быстро устанавливаются и легко разбираются. Чаще всего применяются в бытовой, жилищной сантехнике и сетях с невысоким давлением.

Чек-лист по выбору подходящей задвижки

При выборе необходимо рассматривать типы задвижек по классификации, ряд требований и характеристик[3]. Если заказ онлайн, изучить описание и фото.

Виды по запорному узлу

Клиновой затвор можно применять во всех сферах, включая агрессивные среды. Но учитывать, что он не подойдет для регулировки потока. Только закрывать (отсекать) его и открывать.

Узел с параллельными дисками – с надежным уплотнением, в системы низкого давления.

Шиберы (могут выглядеть как широкие ножи) нужны для вязких пульповых сред и шламов, включая канализации и производственные линии.

По шпинделю. Конструкции, имеющие выдвижной шпиндель, удобны для легкого обслуживания. Неподвижный шпиндель уменьшает размеры конструкции, нужен для ограниченных пространств.

Давление

Выбирать виды задвижек по давлению, учитывая следующее:

PN(10-16) – применять в отоплении, для водяной среды.
PN(25-40) – для промышленности, транспортировать горячие теплоносители.
PN100 и больше – для газопроводов, паровых магистралей.

Материал корпуса и уплотнений, конструкция

Для пара и воды – арматура со стальным корпусом, имеющим антикоррозионное покрытие.

Нефтепродукты с большой вязкостью перекачивать в герметичных конструкциях, имеющих усиленные затворы.

В газопроводных задвижках нужны газоплотные уплотнения, в том числе на штоках и седлах.

При транспортировке кислот и щелочей, солевых растворов материал корпуса – нержавеющая, коррозионностойкая легированная сталь с химически стойким покрытием.

В абразивных средах нужны седла и затворы с износостойкими наплавками, усиленным шпинделем.

Неагрессивная среда с умеренной температурой – для корпуса подойдет углеродистая сталь.

При низких температурах, высоких давлениях – нужны марки низколегированных сталей.

Температура

В зависимости от того, какой температуры рабочая среда, выбирать материал уплотнений для запорного блока:

При 120°С и ниже можно применять резиновые и фторопластовые уплотнения
Для диапазона(120-250)°С нужно пользоваться термостойкими материалами – графитовыми набивками, парами металл/металл.
Для температур больше 250°С нужны только стальные уплотнения.

Диаметр прохода

Этот параметр обычно равен в трубопроводе и арматуре. Но в отдельных случаях в зависимости от динамических характеристик потока, для задвижек он может выбираться с большим или меньшим значением – чтобы, например, снижать гидравлические потери.

Вариант присоединения

Фланцевый способ соединения арматуры с трубами применяется для средних и больших диаметров.

Муфты с резьбами удобно применять для малых диаметров – до 50 мм.

Сварка нужна трубопроводам на промышленных производствах, чтобы обеспечивать полную герметичность.

По типу привода

Ручной привод применяется для сред с малым давлением. Для высокого давления нужен привод затворного блока с редуктором.

Электрический привод применяется комплексно с автоматизированной системой.

Применение габаритных гидравлических и пневматических приводов оправдано на промышленных предприятиях, где есть такие ресурсы – гидросистемы или магистрали сжатого воздуха.

Герметичность

Класс герметичности указан в документах к арматуре. Его соответствие нужно уточнять по техническим условиям для технологических процессов, в которых трубопроводные задвижки применяются.

Условия при монтаже

Трубопроводные задвижки предпочтительно ставить на прямолинейных участках. При этом требуется строгое соблюдение параллельности соединяемых фланцев. К шиберным конструкциям (могут называться ножевыми) требуется удобный доступ, чтобы их периодически обслуживать.

Выбор производителей

Для определения брендов, изготовителей учитывать репутацию надежности, по отзывам партнеров и клиентов, на форумах и СМИ. Качество и соблюдение нормативов проверяется в соответствии с международными стандартами, по имеющимся сертификатам качества.

Кроме удобства оплаты и доставки, необходимо наличие гарантий производителя – для самой продукции, и для ее послегарантийного сервиса.

Примеры выбора

Показательный пример – выбор высококачественной запорной арматуры Бологовского арматурного завода (БАЗ), Тверская область. Предприятие с полным циклом производства и инженерно-испытательным центром гарантирует нормативное соответствие продукции международным стандартам качества.

Клапан 15Б1п Ду40 А70 запорный с муфтовым соединением латунный (внутренняя резьба) – для монтажа в системах с насыщенным паром и водоснабжением под давлением до 2,5 МПа, со средним ресурсом 5 тысяч циклов и гарантией 7 лет. Привод запорного блока – штурвал или флажковый рычаг. Сальник уплотнительный – из фторопласта, уплотнение затворного узла – паронитовое.
Кран водяной с фильтром 11Б27п1Dn15Pn25 из латуни, с внутренними резьбами под муфты – для бытовых водопроводов (холодная и горячая до 100°С вода). Рукоятка вентиля – типа бабочка. Для номинального давления до 2,5 МПа. Гарантия 10 лет. Работа до отказа – не меньше 4 тысяч циклов.
Кран шаровой 11Б27пDn25Pn40 Standart (газовый) из латуни для перекрытия сетей природного газа с наружными резьбами под муфты. Рукоять – флажковый или лепестковый рычаг. С никелевым покрытием. Уплотнители фторопластовые. Рассчитан на номинальное давление до 4 МПа при температурах (-20 – +80)°С, с наработкой на отказ 4 тысячи циклов. Гарантия – 10 лет, проверенный срок службы – 30 лет.

Длительные гарантии для элементов арматуры завода БАЗ подтверждают ее высокое качество для потребителей в разных сферах. Их можно купить в Москве и области, регионах России.