Задвижка, затвор, шаровой кран — что выбрать?

Задвижка

В данной статье автор не ставит своей целью дать полную характеристику таким видам запорной арматуры, как задвижки, поворотные дисковые затворы и шаровые краны. Предпринята попытка показать преимущества и недостатки того или иного типа арматуры, оставив право покупателю самому отдать предпочтение какому-то из рассматриваемых типов арматуры.
– это тип арматуры, у которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды возвратно-поступательно или возвратно-поворотно. Основное назначение задвижки – это перекрытие потока рабочей среды с определенной степенью герметичности в затворе. В некоторых технологических системах допустимо применение задвижек в качестве запорно-регулирующей арматуры (при кратковременно частично открытом затворе), когда возможно дискретное регулирование потока рабочей среды.
По степени герметичности задвижки бывают: класса А, В, С, D, В1, С1 и D1 по ГОСТ 9544-2005.
В настоящее время выпускается большое количество конструктивных типов задвижек, отличающихся:

• конструкцией запирающего элемента — с клиновым запирающим элементом задвижка клиновая или с параллельным запирающим элементом задвижка параллельная;
• расположением ходового узла – задвижки с выдвижным шпинделем, у которых ходовая резьба шпинделя располагается снаружи (в бугельном узле), и перемещается по резьбе резьбовой втулки, не находясь в контакте с рабочей средой, и задвижки с невыдвижным шпинделем, у которых шпиндель осуществляет только вращательное движение, а резьбовая его часть постоянно находится во внутренней полости корпуса задвижки;
• конструкцией проходной части – полнопроходные (диаметр прохода задвижек практически равен диаметру трубопровода), неполнопроходные (диаметр прохода задвижек меньше внутреннего диаметра соединительных фланцев);
• типом привода – с ручным управлением от маховика, с ручным управлением через редуктор, с электроприводом, пневмоприводом, гидроприводом;
• способом подсоединения к трубопроводу – фланцевый, муфтовый, при помощи сварки (стальные задвижки);
• типом формообразования корпусных деталей – литые, сварные;
• типом уплотнения подвижных элементов относительно внешней среды – сальниковые, сильфонные;
• материалом изготовления корпуса: стальные (некоррозионностойкие и коррозионностойкие), чугунные.

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом затворе, что особенно ценно при использовании задвижки на трубопроводе, через который постоянно движется жидкая среда с большой скоростью (магистральные трубопроводы);
• отсутствие поворотов потока рабочей среды, как, например, у вентилей, что не приводит к потерям энергии, особенно при больших диаметрах прохода;
• относительно небольшая строительная длина;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• широкая линейка типоразмеров (задвижки со сплошным клином, задвижки с упругим клином, двухдисковые задвижки, шиберные задвижки, шланговые задвижки), что позволяет выбрать наиболее оптимальный тип задвижки под заданные условия эксплуатации.

К недостаткам задвижек следует отнести:

• невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями;
• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания, что не позволяет произвести экстренное перекрытие потока среды в аварийной ситуации;
• возможность получения гидравлического удара в конце хода;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды у задвижек малых диаметров с жестким клином;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей при эксплуатации;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки (стоимость ремонта задвижки составляет 70-80% от стоимости новой задвижки);
• сравнительно большая строительная высота и масса.

Выбирая тот или иной тип задвижки, следует помнить, что каждому виду задвижек помимо общих преимуществ и недостатков присущи некоторые особенности и отличия, которые необходимо знать и которыми нельзя пренебрегать. Например, известно, что наименьшей металлоемкостью и, как следствие, массой, обладают задвижки с цельным клином, но в то же время с точки зрения обеспечения герметичности по затвору они являются и самыми проблемными. Этим и объясняется применение в затворе задвижек с цельным клином вторичных эластичных уплотнений, что не делается в задвижках с другим типом клина. Так, для целей водоснабжения с успехом используется чугунная задвижка с обрезиненным клином типа МЗВ (МЗВГ) 30ч39р.
Для задвижек с цельным клином характерна еще одна особенность — односторонняя герметичность в затворе. Это, казалось бы явный недостаток. Но, работая на жидкой среде и будучи закрытой (при этом в крышке задвижки образуется полость, заполненная жидкостью), ни одна задвижка с цельным клином, благодаря этому недостатку, не будет разрушена из-за повышения давления жидкости в полости крышки вследствие изменения ее температуры, в то время как у задвижек с другими клиньями поломка возможна.
Если для задвижек с цельным клином существует большая вероятность заклинивания задвижки при работе с высокими температурами рабочей среды (300 оС и более), что требует периодической проверки ее работоспособности или применения устройств для расклинивания, то задвижки с упругим клином лишены этого недостатка.
Двухдисковые задвижки, наоборот, являются наиболее металлоемкими, но зато имеют высокую герметичность по затвору и обладают лучшей ремонтопригодностью по сравнению с клиновыми задвижками.
Как было отмечено выше, задвижки бывают с невыдвижым и выдвижным шпинделем. Нормальная работа резьбовой пары шпиндель-ходовая гайка может протекать лишь при постоянном наличии смазки и систематическом техническом обслуживании конструкции. Это выполнимо только в том случае, если ходовой узел доступен для технического обслуживания. В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружен в рабочую среду, к нему закрыт доступ, он подвержен воздействию коррозии и абразивных частиц рабочей среды, если она засорена, что накладывает ограничения на применение таких задвижек. Они применимы для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засоренные твердыми частицами и не имеющие коррозионных признаков. Так как они имеют меньшую строительную длину, чем задвижки с выдвижным шпинделем, то их целесообразно применять для подземных коммуникаций и колодцев, в качестве фонтанной арматуры на нефтяных скважинах.
У задвижек с выдвижным шпинделем ходовая резьба шпинделя и гайки находятся вне полости затвора, поэтому для них не характерны отмеченные выше недостатки, что позволяет применять эти задвижки на ответственных объектах и участках трубопроводной сети.

В качестве альтернативы традиционным типам задвижек в последнее время все большее применение среди запорной арматуры находят дисковые поворотные затворы и шаровые краны.

Дисковый затвор

По своей конструкции представляет собой короткий отрезок трубы с запирающим или регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси прохода. Ось диска является одновременно и штоком затвора с сальниковым уплотнением в местах прохода через корпус. Диск может быть плоским или двояковыпуклым (линзовым). Материал, используемый для изготовления дисков – никель-чугун, хром-чугун. Кромки поворотного диска притерты к внутренней поверхности корпуса. Для обеспечения герметичности затвора применяются металлические или мягкие (резиновые, фторопластовые) кольца. Дисковые затворы могут использоваться как запорная и как регулирующая арматура. Для использования в качестве регулирующей арматуры предусмотрено несколько фиксированных промежуточных положений, для чего такие затворы оборудованы приспособлением, фиксирующим положение поворотного диска. В открытом положении диск устанавливается вдоль оси корпуса, создавая минимальное сопротивление потоку. В закрытом положении диск устанавливается перпендикулярно оси корпуса, соприкасаясь своими кромками с уплотнительными кольцами, которые могут располагаться как на самом диске, так и на корпусе затвора. Затвор устанавливается на трубопроводе между фланцами трубопровода, стягиваемым шпильками. Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, однако затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Такое расположение диска создает ему благоприятные условия взаимодействия с уплотнительными кольцами, исключает гистерезис, присущий дискам с нулевым эксцентриситетом.
Управление дисковыми затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора, при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Популярность применения дисковых затворов определяется рядом преимуществ перед другими типами запорной арматуры:

• сравнительно низкое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия затвора (диска);
• отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические примеси и грязь, поступающие в затвор вместе с рабочей средой;
• отсутствие резьбовых рабочих пар в конструкции (по сравнению с задвижками, где применяется резьбовая пара «втулка-шпиндель»), что повышает эксплуатационные качества при воздействии неблагоприятных условий внешней среды;
• сравнительно небольшие габариты и масса;
• большие диаметры прохода;
• большой ресурс работы при соблюдении правил эксплуатации (нормативный срок службы – 30 лет);
• простота и удобство монтажа-демонтажа.

К недостаткам затворов можно отнести:

• пониженная герметичность запорного органа;
• большие крутящие моменты на валу из-за больших неразгруженных усилий, действующих на диск затворов больших диаметров прохода;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Затворы поворотные обычно применяются в водоснабжении, пивоварении и пищевой промышленности, где используются чистые среды.
Основные параметры дисковых затворов регламентированы ГОСТ 1251-89 и ГОСТ 25923-89.

Шаровой кран

Также как и задвижки, и дисковые затворы предназначены для установки в качестве запорного устройства, перекрывающего потоки жидких и газообразных рабочих сред на трубопроводах в системах водо- и газоснабжения, на предприятиях теплоэнергетики, в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.
В качестве объекта анализа здесь рассматриваются стальные шаровые краны. О шаровых кранах, изготавливаемых из латуни или бронзы малых диаметров (Ду 15-50мм), используемых при установке сантехнического оборудования, речь здесь не идет.
Запорным элементом в шаровом кране является собственно шар (пробка, выполненная в виде шара), имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды и изготовленный из нержавеющей стали.
Существуют два базовых исполнения шаровых кранов — краны с плавающей пробкой, когда шар поддерживается уплотнительными кольцами, и краны с пробкой (шаром) в опорах. Последние более приемлемы для высоких давлений и больших диаметров. В этих кранах нагрузка от перепада давлений в закрытом положении воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами. Шаровые краны с плавающей пробкой используются при низких давлениях и температурах.
Перекрытие трубопровода происходит при переводе рычага крана в крайнее закрытое положение (без остановки в промежуточных положениях). При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия для прохода рабочей среды. При установке крана в открытое положение пробка принимает такое положение, при котором отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, тем самым, обеспечивая проход рабочей среды.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности (как правило, класс герметичности «А»);
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшая масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации (подтягивания, смазки и т.д.);
• большая «линейка» кранов по рабочим параметрам (условному диаметру прохода, давлению, температуре), по способу монтажа («фланцевое», «муфтовое», «под приварку»), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Так, например, стальные шаровые краны «BREEZE», производства завода «Олбризсервис» (Украина, г. Киев) представлены в двух видах исполнения: серия EUROPE- в цельносварном корпусе, серия SILVER – в разборном корпусе. Краны поставляются в трех модификациях присоединения: СВАРКА, ФЛАНЕЦ, РЕЗЬБА. Линейка диаметров кранов «BREEZE» различных модификаций от 15 до 300 мм, рабочее давление 1.6, 2.5 или 4.0 МПа, рабочая температура от минус 30 до 200 оС. Заводом изготовляются два наименования крана 11с33п и 11с41п с фланцевым присоединением, у которых строительная длина равна строительной длине таких распространенных в эксплуатации стальных задвижек, как 30с41нж, что позволяет без особых усилий производить замену вышедших из строя задвижек на краны. Имеются краны с удлиненным штоком для подземной установки.

На предприятии Луганский завод трубопроводной арматуры «Спецавтоматика» через Торговый Дом «МАРШАЛ» можно заказать широко известные покупателю шаровые краны, выпускаемые под торговой маркой «МАРШАЛ»: из углеродистой стали или из коррозионностойкой стали, сварной разборный или цельносварной неразборный, литой разборный или литой неразборный, укороченный или неукороченный, с фланцевым, муфтовым или под приварку соединением, полнопроходной или неполнопроходной, без привода, с редуктором или под привод (электрический, пневматический, гидравлический).

Для выбора того или иного крана необходимо знать определенный минимум характеристик, которые, как правило, указываются в паспортах на изделие.
В качестве примера ниже приведен перечень технических характеристик, указываемых в паспорте на кран шаровой марки «МАРШАЛ» 11с67пСФ:
Условный диаметр…………………………………….200 мм (250,300, 350,400,500,600мм)
Рабочее давление, не более…………………………..1.6МПа; (2.5МПа;4.0МПА)
Температура рабочей среды………………………….от -40 оС до 180оС
Рабочая среда………………………………………….вода, газ, нефтепродукты и другие неагрессивные среды, нейтральные к материалам деталей крана
Класс герметичности………………………………….А ГОСТ 9544-2005
Климатическое исполнение…………………………..У1, ХЛ1 ГОСТ15150
Температура окружающей среды…… ……….не ниже — 40 оС (У1), не ниже — 40 оС (ХЛ1)
Количество рабочих циклов…………………………..не мене 10 000
Полный срок службы………………………………….не менее 10 лет
Присоединение к трубопроводу………………………..фланцевое
Управление…………………………………………….редукторное
Краны изготовлены в соответствии с ГОСТ28343 (ИСО7121)
Строительные длины………………………………….ГОСТ 28908, ГОСТ3706 (ИСО5702)
Размер фланцев………………………………………..ГОСТ12815 (ИСО7005).

Наряду с достоинствами шаровые краны обладают и рядом недостатков, которые необходимо учитывать при выборе арматуры.
Недостатки шаровых кранов:

• невозможность использования стандартных шаровых кранов в качестве регулирующей и дроссельной арматуры;
• повышенные требования к чистоте рабочей среды, проходящей через кран, особенно к наличию твердых частиц;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении;

Таким образом, проведя краткий анализ современных запорных устройств, можно сделать вывод о том, что каждый из рассмотренных типов запорной арматуры обладает определенными преимуществами и недостатками, зная которые можно наилучшим образом определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Федеральное агентсво по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафеда: «Транспорт и хранение нефти и газа»

Контрольная работа

на тему: «Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция»

Выполнил: студент группы ГРз-07-02

Политаев М.А.

Проверил: преподаватель

Фазлетдинов Р.А.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматура для управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой, путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

Запорная - предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;

Регулирующая - предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии;

Распределительная - предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

Предохранительная - предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды., защитная (отсечная) предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.

Фазоразделительная - предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорный элемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологических процессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводов устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Задвижки разделяют на несколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком. Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2 м.

Рисунок 1 Задвижка ЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)

Таблица 1 Технические характеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвеска подъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин с ЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второе число – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района; исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2S и СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированной и низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.

Арматура включает трубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, дроссели.

Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а также для выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Колонны подъёмных труб подвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.

Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная – на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.

Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубной головки, наружная – на муфте в крестовине.

Рисунок 2 Арматура фонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

(для УЭЦН, ППД и фонтанных скважин)

Ёлка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций.

В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Таблица 2 Технические характеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.

Фонтанные арматуры классифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:

Рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70, 105 МПа);

Схеме исполнения (6 схем);

Числу спускаемых в скважину рядов труб;

Конструкции запорных устройств;

Размерам проходного сечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).

Все фонтанные арматуры применяются с колонными головками ООК1 10"" ´ 9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головка конструкции ЦНИЛ "" ГАНГ "".

Колонные головки , как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины как инженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсадной колонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве между соседними колоннами труб.

Рисунок 3 Обвязка колонная головка ОКК1-35 К1 ХЛ

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Добавить сайт в закладки

• Виды
• Выбор
• Монтаж
• Отделка
• Ремонт
• Установка
• Устройство
• Чистка

Особенности задвижек различных модификаций

Выполнение одних и тех же задач может осуществляться разнообразными типами арматуры, характеризующимися разными принципами конструкции затвора. Так, по принципу затвора выделяют следующие основные типы трубопроводной арматуры: клапаны, задвижки, краны, заслонки, шланговые клапаны, мембранные клапаны, регуляторы уровня, расхода и давления.

Клиновая задвижка предназначена только для запирания потока рабочего вещества, с ее помощью невозможно регулировать напор.

Задвижки являются неотъемлемой составляющей водопроводной системы. Существуют разные типы задвижек, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и слабые стороны.

Функциональное назначение

В зависимости от типа изделия, оно может использоваться для выполнения различных функций:

• в качестве регулятора потока рабочей среды;
• в качестве трубопроводной запорной арматуры;
• в качестве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры.

Главным предназначением задвижек является их использование в качестве запорной арматуры — устройств, необходимых для перекрытия потока рабочей среды с определенной степенью герметичности.

Подобное их использование позволяет производить дискретное (двухпозиционное) регулирование расхода рабочей среды.

В отдельных случаях допускается кратковременное применение задвижек для выполнения функций запорно-регулирующей арматуры.

Вернуться к оглавлению

Конструкционные особенности задвижек

Схема основных элементов задвижки.

Задвижка каждого типа отличается от изделий других типов по ряду критериев. В зависимости от конструкции затвора конструкции подразделяются на параллельные и клиновые.

Отличие клиновых модификаций в том, что у них уплотнительные кольца располагаются под некоторым углом, образуя клин, а у параллельных же задвижек такие кольца располагаются параллельно по отношению друг к другу.

Клиновые модели изготавливаются с цельным (упругим или жестким) клином либо двухдисковым составным клином, образованным 2 расположенными под некоторым углом друг к другу дисками.

Параллельная задвижка может иметь затвор в виде 1 листа или диска, или же в виде 2 дисков с расположенной между ними распорной пружиной или распорным клином.

Параллельные задвижки отличаются из чугуна. Они используются как регулирующая и запорная арматура для пара, газов и воды. Соединение арматуры с трубопроводом выполняется при помощи фланцев и болтов. Параллельные задвижки с выдвижным шпинделем являются запорной арматурой и одновременно могут использоваться в качестве затвора для регулирования объема подаваемой воды. Они устанавливаются на трубопроводах, диаметр которых составляет не менее 50 мм.

Запорная арматура может быть с невыдвижным (вращаемым) или выдвижным шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии арматуры шпиндель совершает лишь вращательное движение. Ходовая резьба при этом контактирует с рабочей средой. Во втором же случае при открытии и закрытии арматуры шпиндель совершает поступательное движение. Ходовая резьба и гайка расположены вне полости задвижки.

Управление запорной арматурой осуществляется при помощи электрического или ручного привода. На арматуре больших диаметров с ручным управлением применяется редуктор с цилиндрической, конической или червячной передачами для уменьшения требуемого усилия на маховиках ручного привода.

Как правило, такая запорная арматура изготавливается полнопроходной, то есть диаметр прохода задвижек почти одинаков с диаметром трубопровода. В отдельных случаях для уменьшения габаритов и массы, снижения моментов и усилий, требуемых для управления запорной арматурой, применяются «раструбные» (суженные) задвижки.

Вернуться к оглавлению

Конструктивные модификации и основные типы задвижек

Схема приводов задвижек.

Задвижки бывают различных типов. Так, по типу затвора различают следующую запорную арматуру:

• с клиновым запорным элементом (клиновые);
• с параллельным запорным элементом (шиберные);
• с упругой деформацией канала задвижки под рабочую среду (шланговые).

В свою очередь, клиновые модификации могут быть с составным клином, с упругим клином и с цельным клином.

Шиберные задвижки — это разновидность запорной арматуры, у которой уплотнительные поверхности элементов затвора расположены параллельно друг к другу. Такая арматура тоже имеет ряд модификаций. Так, однодисковые шиберные модели оснащены 1 диском, который прижимается уплотнительной поверхностью к поверхности седла корпуса. В центре диска расположен шарнир, при помощи которого осуществляется передача усилия от штока на диск. Поджатие может осуществляться при помощи клиновых распоров, установленных в корпусе.

Двухдисковые же шиберные изделия могут быть как с клиновым, так и с пружинным распорами.

По способу перемещения шибера запорная арматура может быть поворотного типа и возвратно-поступательного типа. В шиберной арматуре уплотнение по шиберу осуществляется при помощи подпружиненных подвижных седел. Существуют модификации поворотного типа, которые оснащаются 2 неподвижными дисками с отверстиями, между которыми размещен подвижный диск. Во время поворота данного диска осуществляется перекрытие рабочей среды.

Использование упругих элементов гарантирует обеспечение необходимого прилегания контактирующих поверхностей дисков.

В зависимости от типа формообразования корпуса изделия могут быть:

• литыми;
• сварными;
• коваными или штампованными;
• комбинированными.

Схема видов задвижек.

При выборе метода изготовления корпуса изделия учитываются следующие факторы:

• программа выпуска и технологические возможности производства изделий;
• стойкость корпуса запорной арматуры к рабочей среде;
• ограничения в зависимости от условий использования изделия (температура, давление, коррозионная стойкость и пр.);
• качественные характеристики материала, используемого для изготовления корпуса.

При изготовлении запорных конструкций из металла главным типом формообразования корпуса изделий является литье. Но при высоких требованиях к прочности более предпочтительными являются штамповка, ковка или же комбинированный метод изготовления корпуса.

Существуют и другие классификации запорных изделий. Так, по типу уплотнения подвижных деталей они делятся на:

• самоуплотняющиеся;
• сильфонные;
• сальниковые.

Сальниковые задвижки — герметичность подвижных частей (штока, шпинделя) по отношению к внешней среде обеспечивается при помощи сальникового уплотнения. В сильфонных модификациях герметичность подвижных частей обеспечивается при помощи сильфона — упругой гофрированной оболочки, сохраняющей прочность и плотность при многоцикловых деформациях.

По характеру передачи усилия управления к затвору задвижки бывают:

• с приводом поступательного типа;
• с приводом вращательного типа.

По типу управления:

• от рабочей среды;
• от гидропривода;
• от пневмопривода;
• от электропривода;
• ручное через редуктор;
• ручное от маховика.

Изделия запорной арматуры относятся к специальному типу изделий для трубопроводных магистралей, назначение которых заключается в оперативном регулировании скорости потока рабочего носителя для обеспечения заданных параметров технологического процесса. Действие запорной арматуры направлено на закрытие, открытие, смену направления и скорости движения рабочего газа/жидкости. Кроме того, к запорной арматуре следует отнести спускные и контрольные изделия, служащие для сброса носителя из трубопроводных систем, технологических аппаратов, и подачи носителя в контрольно-измерительные приборы.

Арматура данного типа присутствует во всех трубопроводных магистралях промышленных производств, технических объектах бытового назначения (отопление, газо-, водоснабжение, канализация и т.д.), и составляет не менее 80% от общего количества используемых изделий в магистрали. Наибольшее распространение в качестве запорных элементов получили задвижки, вентили, краны, клапаны и затворы.

Выбор материалов, из которых изготавливаются данные детали, в настоящее время достаточно широк:

• металлы (титан, алюминий);
• сплавы (чугун, сталь, бронза);
• полимерные и синтетические материалы, например, поливинилиденфторид (ПВДФ), хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП).

При выборе запорного изделия руководствуются следующими техническими характеристиками: присоединительный диаметр, назначение и материал, из которого изготавливается корпус и рабочая часть трубопровода, скорость закрытия. Специальные требования: продолжительные сроки службы, высокая прочность, надёжность, безопасность, коррозионная устойчивость материала к рабочей среде, герметичность, простота монтажа и удобство эксплуатации.

Следует отметить, что рабочая среда трубопровода достаточно быстро повреждает изделия запорной арматуры, происходит истирание уплотнительных элементов, износ, коррозионные процессы, поэтому необходимо своевременно проводить технический контроль оборудования, промывку систем магистралей, ремонт или замену изделия.

В зависимости от назначения в составе технического объекта запорная арматура делится на категории:

• промышленная (общепромышленная, специальная) – используется в производствах различного рода деятельности, в том числе народного хозяйства;
• судовая – эксплуатируется в заданных специфических условиях морского и речного транспорта;
• сантехническая – трубопроводная арматура бытового назначения, применяется в газовых плитах, колонках, ванных, котлах и т.д.;
• изготовленная по спецзаказу – разрабатывается, изготавливается и эксплуатируется в соответствии с особыми заданными техническими требованиями, например, в уникальных, экспериментальных промышленных объектах.

Функции, выполняемые данным типом арматуры обширны: регулирующая, распределительно-смесительная, предохранительная, защитная, запорная, фазоразделительная.

В данной статье рассмотрим виды запорной арматуры, действие которой направлено на изменение площади поперечного сечения трубопровода для регулирования скорости потока носителя или полной его остановки.

Виды запорной арматуры

Задвижка

Основное отличие данной детали состоит в том, что запорный (регулирующий) элемент представляет собой лист, диск или клин, который может возвратно-поступательно перемещаться в направлении, перпендикулярном направлению движения рабочего носителя. Этот вид арматуры относится к промышленной категории и используется, в основном, в трубопроводных коммуникациях жилищно-коммунального хозяйства и промышленных производств. Задвижки делятся на полнопроходные и усеченные, их устройство позволяет плавно регулировать скорость потока и предотвращать гидравлические перегрузки.

Рассматриваемый вид изделий обладает рядом преимуществ: простота конструкции, широкий диапазон условий эксплуатации, небольшая строительная длина, малое гидравлическое сопротивление, что особенно важно при их применении в трубопроводных магистралях с высокой скоростью рабочего носителя. Недостатки задвижек определяются их конструкцией: достаточно большое время, затрачиваемое на закрытие или открытие затворного элемента, износ уплотнительных деталей, сложность в техническом обслуживании.

Отечественная промышленность выпускает задвижки с не выдвижным штоком и с выдвижным шпинделем. Устанавливаются задвижки независимо от направления движения потока в трубопроводе, так как их конструкция симметрична. Выдерживают рабочие давления от 2 до 200 атмосфер, присоединительный диаметр варьируется от 8 мм до 2 м.

Вентиль

Вентиль, как вид запорной арматуры, выполняет регулирующую функцию и позволяет изменять расход носителя в трубопроводе вплоть до прекращения его подачи. С их помощью поддерживается заданный уровень давления в магистрали и осуществляется смешение потоков в необходимой пропорции.

В вентиле рабочий элемент расположен на шпинделе, который совершает возвратно-поступательные движения от вращательных движений маховика. Движение шпинделя может осуществляться автоматически при помощи сервоприводов и вручную.

Данные изделия относятся к промышленной категории и наиболее часто встречаются в бытовых объектах жилищно-коммунального хозяйства. Самый распространенный тип вентиля – проходной, размещаемый на прямых участках магистралей. Одним из недостатков данного вида арматуры, кроме прямоточных вентилей, является большое гидравлического сопротивление, что ограничивает их применение в специальных технических объектах. Преимущества вентилей заключается в небольшой стоимости, доступности, надежности, легкости ремонта и технического обслуживания при эксплуатации.

Кран шаровой запорный

Отличие конструкции запорного крана заключается в простоте исполнения: запорный элемент выполнен в виде шара, цилиндра и, что достаточно редко, может быть конической формы. Краны бывают полнопроходными и не полнопроходные. В полнопроходных кранах диаметр проходного отверстия всегда соответствует диаметру присоединительного отверстия к трубопроводу, в не полнопроходном, соответственно, проходной диаметр меньше.

Работа осуществляется в крайних режимах «закрытие» и «открытие». Его основная функция направлена на перекрытие движения рабочего потока. Достоинства, недостатки и условия эксплуатации определяются материалом, из которого изготовлен кран. Например, пластиковые краны ПП, ПЭ устойчивы к воздействию агрессивных сред, но подвергаются разрушительному действию механических примесей рабочей среды. Краны из нержавеющей стали выдерживают высокие рабочие давления и температуры, но с точки зрения бытового использования имеют значительную стоимость.

Клапан

Клапаны (обратные) относятся к защитной трубопроводной арматуре, функционально предназначены для предотвращения обратного хода потока рабочего носителя в технологической схеме. Пропуская рабочую среду в одном направлении, клапаны не дают возвратного хода жидкости или газа.

С их помощью осуществляется защита различного производственного оборудования (насосы, резервуары, аппараты и др.), а также исключается поврежденный участок трубопровода при течах рабочего носителя из общего технологического процесса, что крайне важно при возникновении аварийной ситуации.

Существуют клапаны с конструкцией запорного элемента шарообразной формы или в виде конуса, перемещение которого происходит в направлении, параллельном движению носителя. Поток, проходящий через рабочее окно клапана, прижимает запорный элемент к основанию устройства, что прекращает его движение в обратном направлении. Клапаны обратного типа изготавливают как встроенные в состав узлов и агрегатов, так и в самостоятельном виде. Как правило, обратные клапаны монтируются на горизонтальных прямых участках магистралей по направлению рабочего потока.

Клапаны, имея сравнительно простую конструкцию, тем не менее, обеспечивают надежность и герметичность перекрытия рабочего потока, благодаря чему широко используются для газообразных и жидких рабочих сред. Применяются в широком диапазоне давлений (от 5·10 -6 до 2000 атм.) и рабочих температур (от минус 200 до плюс 600°С). Подходят для трубопроводных конструкций относительно небольших диаметров.

Затворы

Затвор – это устройство запорной арматуры, используемое для обеспечения герметичности при перекрытии рабочего потока. Может работать в режимах «регулирование» и «перекрытие». Представляет собой наиболее удобный и простой вид запорной арматуры при техническом обслуживании и эксплуатации, имеет невысокую стоимость и рыночную доступность.

Устройство затвора разработано таким образом, что запирающий элемент проворачивается вокруг оси, на которой он расположен. Наиболее распространенная разновидность данного устройства с дисковым затвором – «Баттерфляй».

Управление положением затвора возможно вручную при помощи ручки и механически с помощью редуктора или электрического привода. Такие достоинства поворотных затворов “Баттерфляй”, как простота технического обслуживания, монтажа и замены уплотняющих деталей, небольшая строительная высота и масса, а также продолжительные сроки эксплуатации и доступная стоимость широко используются в трубопроводных магистралях бытового назначения.

Отечественная промышленность выпускает широкую линейку изделий запорной трубопроводной арматуры, отвечающих общим и специальным требованиям, высокому качеству и современным технологиям. Стоимость таких изделий может широко варьироваться от 100 руб. до нескольких десятков тысяч рублей, что определяется материалом, назначением, размерами, производителем.

Каждый человек, независимо от того, где он живет, использует в своей жизни запорную арматуру. Любые трубопроводы всегда снабжены устройствами, делающими их и безопасной.

Запорная трубопроводная арматура предназначена для того, чтобы человек мог управлять потоком рабочей среды, движущейся по трубопроводу. Причем совершенно не важно, чем именно является рабочая среда – водой, паром, газом, нефтепродуктами, агрессивными веществами – без запорной арматуры эксплуатация трубопровода невозможна.

Виды запорной арматуры

Материалами, наиболее часто используемыми для производства запорных устройств, являются латунь, бронза, стали и

Основными характеристиками запорных устройств являются:

• диаметр присоединяемого к нему трубопровода;
• величина избыточного давления в трубопроводе при температуре +20 градусов.

Существует несколько типов устройств, относящихся к запорной арматуре:

• заслонки;
• задвижки;
• вентили.

Для того чтобы определить необходимый тип арматуры, нужно знать, в каких условиях он будет работать. Это необходимо, потому водяных трубопроводов, газовых магистралей и систем, предназначенных для перекачки агрессивных веществ используются совершенно разные типы оборудования.

Виды запорных кранов

Запорные краны широко используются при устройстве любых трубопроводов. Они могут крепиться к трубам при помощи одного из двух видов соединения: фланцевого или муфтового. Случается, что патрубки кранов приваривают к трубопроводам.

Все краны делятся на:

• пробковые;
• шаровые.

Пробковый кран по форме напоминает усеченный конус. Это самый древний вид запорных устройств.
В настоящее время эти устройства используются в основном , рабочей средой которых являются:

• нейтральные и топливные газы;
• фенол;
• нефть;
• смазочные масла;
• вода.

Большими недостатками этих кранов являются:

• для управления краном необходим большой крутящий момент, что требует использования редуктора;
• во избежание прикипания крана к корпусу необходимо его постоянное обслуживание;
• герметичность крана зависит от такой сложной операции как притирание его к корпусу;
• велика вероятность неравномерного износа устройства, что угрожает герметичности системы.

Шаровый кран представляет собой устройство, состоящее из корпуса и пробки. Корпус неподвижен, а пробка вращается, пропуская рабочую среду или перекрывая ее.

Шаровые краны различаются в зависимости от формы поверхности на:

• конические;
• сферические;
• цилиндрические.

При изготовлении шаровых кранов используют широкий ряд материалов: титан, чугун, сталь, цинк, керамику, пластмассу.
В основном областью их применения являются:

• для подачи воды и отопительные;
• устройства подключения бытовой техники, где необходимо периодическое поступление воды;
• развязки и ответвления трубопроводов;
• промышленные и пищевые установки.

Кроме того, надежность конструкции этих запорных устройств, их стойкость к перепадам температуры и некоторым химическим веществам, позволяют использовать эти , где рабочей средой являются агрессивные вещества.

Среди важных характеристик шаровых кранов есть такой показатель как способ монтажа. Согласно ему, краны могут быть:

• муфтовыми – используются в трубопроводах небольшого диаметра;
• фланцевыми – которые используют в трубопроводах диаметром больше 50 мм, выдерживают довольно большие нагрузки (могут использоваться в промышленности);
• штуцерными – легко выдерживают многократную разборку, поэтому используются в основном в промышленных установках;
• приварными – крепятся исключительно посредством сварки, используются в агрессивных средах;
• комбинированными – сочетают несколько вариантов крепления.

Запорные заслонки

Они используются в основном на трубопроводах большого диаметра при условии невысокого давления рабочей среды.

Запорным органом заслонки является диск, который способен вращаться вокруг собственной оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению движения рабочей среды. Требования к герметичности заслонок значительно ниже, чем к кранам.

Управление заслонкой может быть:

• с помощью электропривода;
• с помощью гидропривода.

Как правило, корпус заслонки выполняется из чугуна, а поворотный диск делают из стали.

Стойкость чугуна к воздействию химических веществ позволяет устанавливать заслонки там, где перекачиваются щелочи, кислоты и корродирующие стоки.

Заслонки врезают в трубопровод при помощи фланцевого соединения или сварки. Это вид запорной арматуры практически не требует обслуживания.

Особенность заслонок является то, что они в состоянии пропускать рабочую среду, содержащую твердые частицы.

Запорные задвижки

Они предназначены для перекрытия потока неагрессивной рабочей среды с высокими показателями давления и температуры. Они чаще всего используются в системах магистральных трубопроводов, относящихся к жилищно-коммунальному хозяйству, в водо- и газоснабжении, нефтепроводах, на энергетических объектах.

Запорный элемент задвижки перемещается перпендикулярно направлению движения рабочей среды.
Задвижки, в зависимости от устройства рабочего органа, делятся на:

• клиновые – ввиду сильного трения в закрытом состоянии со временем могут терять герметичность;
• шиберные (параллельные) – используются при одностороннем движении потока рабочей среды при не слишком высоких требованиях к герметичности (используются на трубопроводах, транспортирующих стоки, шламы и другие среды с механическими примесями).

Наиболее часто используются задвижки, оснащенные электроприводом, который позволяет быстро перекрывать поток.

Преимуществами задвижек являются:

• небольшое гидравлическое сопротивление;
• простота конструкции;
• возможность использования в различных условиях;
• возможность пропускать поток в любом направлении;
• высокая герметичность;
• высокая ремонтопригодность.

Запорные вентили

Это широко используемая запорная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока рабочей среды. Вентиль не в состоянии регулировать

Такое устройство как вентиль, должно всегда находиться в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. Устанавливать его можно в любом положении.

Вентиль состоит из золотника, который находится на опускающемся шпинделе. При закрытии вентиля золотник опускается на седло и перекрывает поток. При этом запорный орган вентиля движется параллельно потоку, что предотвращает возникновение гидроудара.
По типу герметизации вентили делятся на:

• сальниковые;
• сильфонные;
• диафрагмовые.

Эти устройства снабжены патрубками, посредством которых их врезают в трубопровод. Если вентиль предназначен для работы в условиях высокого давления, он имеет толстые стенки и крепится к трубам посредством сварки.

Вентили больших размеров могут фланцев, а маленькие – при помощи муфтовых соединений. Управление вентилями может осуществляться как вручную, так и при помощи электродвигателя. Есть варианты с дистанционным управлением.

Чугунные муфтовые вентили используются при прокачке воздуха или воды, рабочая температура которых не превышает + 50 градусов.Латунные муфтовые вентили отличаются небольшим весом и хорошо показали себя в системах с высоким давлением. Перепады давления им не страшны.

Чугунные вентили с электромагнитным приводом используются на трубопроводах, по которым движутся вода или воздух с температурой не более + 50 градусов.

Арматура для агрессивных сред

При работе в условиях агрессивной среды наиболее часто используются вентили, благодаря герметичному примыканию седла и золотника и практически полному отсутствию трения.

В агрессивных средах очень хорошо показывает себя латунь, поэтому латунные муфтовые вентили наиболее часто используют в жидких средах.
При высокой температуре рабочей среды лучше использовать сильфонные вентили, способные выдержать нагрев до +350 градусов. Они очень надежны и гарантируют высокую герметичность в тех соединениях, где недопустима утечка рабочей среды в атмосферу.

В агрессивных средах очень важна коррозионная стойкость запорной арматуры, поэтому здесь нередко используют фарфоровые фланцевые вентили.

Его корпус полностью изготовлен из фарфора, а антикоррозионным покрытием является глазурь, нанесенная на его поверхность.

Встречаются в сложных и диафрагмовые вентили, имеющие защитное покрытие из резины.

Таким образом, зная особенности запорной арматуры, не так сложно подобрать те изделия, которые необходимые для работы в конкретных условиях.