Виды задвижек для трубопроводов, их назначение и устройство

Для перекрытия потока среды в составе трубопроводных коммуникаций часто используются специальные запорные элементы – задвижки. В зависимости от разновидности, устройства могут как полностью перекрывать систему, так и регулировать интенсивность прохождения потока по трубопроводам. За счет применения задвижек можно выполнять обслуживание и ремонт отдельных участков сети без необходимости демонтажа всех коммуникаций.

Область применения задвижек

Задвижки используются в качестве запорной или меняющей интенсивность потока арматуры. Они позволяют эффективно управлять разными объемами транспортируемой среды за счет уменьшения величины прохода. В составе некоторых коммуникационных систем такие метизделия применяют чаще, так как без них эксплуатация трубопровода невозможна. Основные отрасли промышленности, в которых используются задвижки:

• нефтяная,
• нефтегазовая,
• ЖКХ,
• пищевая,
• химическая и т. д.

Задвижки в основном находят применение в составе трубопроводов большого диаметра. Устройства используются при монтаже горизонтальных и вертикальных трубопроводов, фонтанной арматуры. В местах установки нужно обеспечить беспрепятственный доступ к затвору для эффективного и своевременного обслуживания трубопровода.

Для каждой конкретной системы задвижки подбираются индивидуально с учетом конструктивных особенностей, материала изготовления, рабочих характеристик сети и условий эксплуатации.

Основные конструктивные элементы задвижек

Задвижки можно устанавливать в транспортные системы, используемые для сред различной консистенции. Это могут быть жидкие, вязкие, газообразные вещества, а также сыпучие составы с различными свойствами. Независимо от назначения, сферы применения и конструктивных особенностей, в каждой задвижке обязательно присутствует три детали:

1. Корпусная часть. Обычно она состоит из основной детали и крышки. За счет крышки обеспечивается фиксация задвижки, а также ее регулирующая способность. Основная часть корпуса устанавливается в трубопровод. При изготовлении этой детали используют прочные материалы: стальные сплавы, чугун, нержавеющую сталь, алюминий и другие. Для повышения эксплуатационных характеристик или износоустойчивости корпус может дополнительно подвергаться антикоррозийной обработке.
2. Запорная деталь. Она может быть в виде клина, шибера, диска, участка трубы. Обычно изготавливается из жесткого металла, но в составе некоторых конструкций иногда используется гибкий запорный элемент. Основная функция запорной части – создание заслона, обеспечивающего герметичность системы. Этот узел обычно подвижный и за счет его перемещения и плотного вхождения в седло обеспечивается перекрытие потока среды. Некоторые модификации задвижек комплектуются запорными деталями из металла с резиновым покрытием, что значительно повышает их герметичность.
3. Управляющая часть. В составе этого элемента задвижки предусмотрено наличие винтового штока, за счет которого крутящий момент преобразуется в перемещение затвора. Ходовая часть задвижки может располагаться в верхней части корпуса или вне его. В составе задвижки может использоваться гидравлический, пневматический или электрический приводной элемент.

Принцип работы всех типов задвижек практически идентичен. Работа устройства начинается с приведения в движение маховика под действием приводного элемента. Через резьбовое соединение шток обеспечивает перемещение затвора по направляющим. Происходит плотный прижим затвора к седлам с перекрытием потока в трубопроводе. Для открытия задвижки маховое колесо поворачивается в обратную сторону.

Виды задвижек для трубопроводов

Существует несколько основных классификаций, по которым задвижки для трубопроводов делят на виды. Выбор запорной арматуры производится индивидуально с учетом различных параметров и характеристик трубопроводной системы.

Виды задвижек по типу шпинделя

По типу шпинделя запорные элементы классифицируют на два вида – с выдвижным и невыдвижным валом. Принцип работы такой арматуры несколько отличается. В моделях с выдвижным компонентом перекрытие отверстия и движение запорной части происходят по направлению вверх-вниз. У модификаций с невыдвижным шпинделем происходит его вращение вокруг своей оси.

Особенности задвижек с выдвижным шпинделем:

• высокая ремонтопригодность;
• устойчивость к воздействию коррозии;
• продолжительный эксплуатационный срок.

Шпиндель в этой модификации расположен за пределами корпусной части и при вращении управляющего элемента для открытия затвора он поднимается вверх.

Но при использовании задвижек такого типа значительно увеличивается строительная высота трубопровода. Это обусловлено тем, что шпинделю для открытия прохода необходимо выдвинуться вверх на длину, большую, чем диаметр трубопровода. Масса такого вида задвижки больше, чем у моделей без выдвижной детали.

Модификации с невыдвижным элементом оснащаются комплектом гайка-шпиндель. Для ремонта и обслуживания такой задвижки ее обязательно приходится демонтировать из трубопровода. Но такие задвижки имеют меньшую строительную высоту, чем предыдущие, и предназначены для монтажа на труднодоступных участках. Обычно их применяют в составе трубопроводов, перекачивающих неагрессивные среды.

Виды задвижек по способу подсоединения к трубопроводу

По способу присоединения запорная арматура делится на три основных вида: приварная, фланцевая, муфтовая. Каждая из таких задвижек имеет свои конструктивные особенности.

Фланцевые модификации оснащены фланцами с двух присоединительных концов. При монтаже на трубопровод детали стягиваются с помощью болтов или шпилек. Элемент фиксируется к фланцам аналогичного размера. Это один из самых распространенных типов соединения, который обеспечивает высокую скорость монтажа и демонтажа арматуры.

У задвижек приварного типа диаметры патрубков соответствуют диаметрам труб. Установка осуществляется при помощи сварной технологии.

Муфтовые модификации фиксируются при помощи резьбы. Она присутствует на патрубках задвижек, а также на трубопроводах. Условный проход таких задвижек обычно не превышает 50 мм.

Технология монтажа задвижки предполагает предварительную вырезку участка трубы на месте установки запорной детали. На выбранном отрезке трубопровода вырезается часть коммуникации, равная по размеру корпусной части задвижки. Затем производится зачистка краев. После монтажа выполняется герметизация стыка. Фланцевое соединение уплотняют резиновыми кольцами, а резьбовое – нитью изо льна.

При установке важно обеспечить правильное расположение маховика. Он не должен находиться внизу трубы. Это сделает доступ к управляющей части быстрым, а также будет способствовать простоте и эффективности обслуживания и ремонта.

Перед тем как задвижки устанавливаются в трубопровод, их внутренняя часть пропаривается и обрабатывается водой, а после высушивается, что позволяет удалить с поверхности лишнюю пыль и влагу.

Типы задвижек по конструктиву затвора

По этой характеристике задвижки делятся на три основных вида – клиновые, шиберные, шланговые. Каждый из используемых в составе затворов имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

В клиновых задвижках затворная часть выполнена в виде клина. Она расположена между двумя наклонными плоскостями. Поток рабочей среды перекрывается клином, который передвигается перпендикулярно направлению потока вещества. У таких задвижек жесткость затвора может отличаться. Затворы бывают жесткими, упругими, обрезиненными, двухсторонними. Модели с жестким элементом отличаются высокой герметичностью и надежностью. Но из-за резких перепадов температуры есть риск заклинивания конструкции, а уплотнительные кольца могут быстро износиться, что потребует выполнения сложных ремонтных работ.

В моделях с двухдисковым клином предусмотрена разжимная деталь, благодаря которой они способны самостоятельно выпрямляться при примыкании к седлам. В такой модификации риск заклинивания минимальный, а герметичность затвора высокая. Они обладают повышенным сроком эксплуатации и отличаются более сложным конструктивом. Тип затворного элемента в конструкции клиновой задвижки выбирается с учетом условий эксплуатации коммуникаций и сферы применения.

Шиберные задвижки предполагают параллельное расположение седел и затвора. Шибер при работе устройства перемещается перпендикулярно потоку среды, с полным открытием или закрытием прохода. Такие модели обеспечивают высокую герметичность перекрытия. Используемый в конструкции шибер представляет собой толстую стальную пластину. Часто такие задвижки используют в составе трубопроводов, транспортирующих вязкие и плотные среды. Арматура отличается простотой и удобством обслуживания. Но при всех преимуществах шиберные модификации обладают самой низкой герметичностью.

Шланговые задвижки по конструкции кардинально отличаются от других разновидностей. Седла и затвор в них отсутствуют, а для перекрытия потока рабочей среды производится зажим шланга из эластичного материала, который расположен в корпусной части запорной арматуры. Главным преимуществом таких задвижек является отсутствие прямого контакта перемещаемой среды с металлическими деталями арматуры. Это способствует долговечности и износоустойчивости конструкции. При выборе модели обязательно учитываются условия эксплуатации и состав перемещаемого вещества. В соответствии с этими данными выбирается марка резины шлангового элемента.

Типы задвижек по материалу изготовления

Два основных материала, которые используются при производстве задвижек, – это сталь и чугун. Вещество изготовления определяет сферу применения запорного устройства.

Задвижки на основе чугуна устанавливают в трубопроводах, которые не подвержены высоким динамическим нагрузкам и повышенным температурам. Обычно их монтируют в канализационные, водоснабжающие и отопительные системы. Чтобы защитить изделие от коррозии, применяют специальное покрытие на основе эпоксида. Для изготовления задвижек на основе чугуна используют несколько видов этого металла:

1. Серый. Состоит из сплава железа с углеродом с добавлением графита. Материал отличается высокими литейными свойствами.
2. Ковкий. Мягкий и пластичный материал, устойчивый к растрескиванию под воздействием химически активных сред.
3. Высокопрочный. Обладает высокой износоустойчивостью и механической прочностью.

Чугунные задвижки производятся методом литья.

Модели из стали подходят для применения в суровых условиях. Они более устойчивы к факторам внешней среды, могут использоваться для транспортировки агрессивных и химически активных сред. Основные марки стали, которые используются при производстве задвижек, – ст. 20, 09Г2С, 12х18н10т и другие.

Виды задвижек по эксплуатационным показателям

В зависимости от эксплуатационных показателей задвижки делятся также на несколько видов с учетом диаметра прохода, номинального значения давления, класса герметичности, температуры окружающей среды, свойств транспортируемого вещества и т. д.

Сегодня выпускается запорная арматура с диаметром от 50 мм до 1200 мм, рассчитанная на номинальное давление в пределах от 10 до 40 атмосфер. Классы герметичности задвижек должны соответствовать нормам ГОСТ 9544-2015.

Виды задвижек по типу привода

Для управления задвижками могут использоваться разные типы приводов. В ручных модификациях для передачи усилия на шпиндель используется маховик. Устройства с механическим редуктором приводятся в действие при помощи компактного механизма. Электропривод обеспечивает срабатывание задвижки посредством электромотора. Существуют также гидравлические и пневматические приводы. Первые работают под воздействием давления, оказываемого гидравлической жидкостью, вторые – при помощи энергии сжатого воздуха.

Преимущества и недостатки задвижек

Применяемые в современной промышленности задвижки должны строго соответствовать отраслевым стандартам. Это обеспечивает эффективность и надежность запорной арматуры. При выборе обязательно учитываются условия эксплуатации, а также особенности трубопровода, в составе которого будут использоваться затворы.

Основные преимущества задвижек:

1. Простота конструкции. Основная часть запорной детали помещена в корпус, который монтируется на трубопровод и обеспечивает легкий и быстрый доступ к арматуре при необходимости ремонта или технического обслуживания.
2. Возможность использования в различных условиях. В зависимости от свойств материала изготовления и других технических параметров можно подобрать задвижку для разных климатических районов и типов транспортируемой среды.
3. Широкий спектр применения. Такие детали можно использовать в трубопроводных системах различного назначения и спецификации.
4. Ремонтопригодность. При неисправности тех или иных компонентов задвижки выполнить ремонт или замену комплектующих можно без использования сложного инструмента.
5. Защита сетей от гидравлического удара. Из-за того, что при эксплуатации и перекрытии потока среды в задвижках запорное устройство перемещается плавно, риски возникновения резких изменений давления внутри трубопроводной сети минимизированы.

При соблюдении требований эксплуатации и правильном выборе модели задвижки способны проработать продолжительное время, не теряя герметичности и надежности. Для повышения срока использования внутренняя часть конструкций покрывается антикоррозийными составами или изготавливается из устойчивых к ржавчине сплавов.

У задвижек есть и некоторые недостатки, связанные с материалом изготовления и типом уплотнительных элементов. Например, модели из чугуна обладают большим весом, поэтому для их установки может потребоваться специализированная техника. Запорные метизделия из стали обычно более просты в установке. Кроме того, чугун отличается невысокой коррозионной стойкостью и подвержен образованию известкового налета, который снижает герметичность затвора. Чугун – достаточно хрупкий материал, который при повышенных механических нагрузках может разрушаться. Недорогие модели с сальниковыми уплотнителями с набивкой не обладают высокой герметичностью, в отличие от конструкций с торцевым уплотнением. Это может приводить к утечкам транспортируемой среды и потерям герметизирующих свойств устройства.

Правила монтажа задвижек на трубопроводах

Недостаточно правильно выбрать задвижку. Для эффективной работы запорного элемента его необходимо правильно установить. При выполнении технологических операций важно придерживаться определенных правил, которые обеспечат надежность и долговечность фиксации при любых факторах среды:

1. Демонтаж проводят только после полного удаления рабочей жидкости, грязи, окалины и извести на внутренней поверхности элемента.
2. При установке фланцевых задвижек проверяют, чтобы соединительные части были одного стандарта, без царапин, выемок или других дефектов.
3. Установку выполняют только на прямолинейных участках трубы, где нет перепадов уровня, поворотов или разделения потоков.
4. При установке тяжелых узлов обязательно используют дополнительные опоры.
5. Во время эксплуатации следят, чтобы маховики не испытывали повышенную нагрузку.

При монтаже задвижек обвязка должна осуществляться мягким стропом. Фиксации за шток или штурвал следует избегать, чтобы исключить порчу защитного покрытия, так как при его повреждении возможно развитие коррозии. Установку следует производить очень аккуратно, не подвергая конструкции механическим повреждениям и защищая от падений и ударов.

Испытания задвижек

Для повышения надежности и безопасности эксплуатации после монтажа обязательно проводится испытание задвижек – опрессовка. Для этого используется рабочая среда, которая будет транспортироваться по трубопроводу. В процессе испытания максимальное давление увеличивается на 25 %. Во время опрессовки проводится проверка таких свойств задвижки:

• плотность соединения с трубопроводом;
• герметичность прокладки между корпусом и крышкой;
• надежность сальникового уплотнения.

Процесс опрессовки предполагает гидравлические испытания с обязательным открытым проходом. При выполнении технологических операций во время достижения показателей проверочного давления не проводится перемещение запорной части. Все полученные при испытаниях параметры заносятся в паспорт арматурного изделия.

Задвижка – важный элемент трубопроводной сети. От его надежности зависит срок эксплуатации коммуникаций и возможность проведения оперативных ремонтных работ. Заказать изготовление запорных конструкций можно в компании «Метсервис». Мы производим металлические изделия как по стандартным чертежам, так и по проектам заказчиков. Все метизы проходят обязательные испытания и проверяются на соответствие стандартам ГОСТ и ТУ. Доставляем готовую продукцию по России и в страны СНГ.