Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
На подшипники NSK
Уже доступен
Технический справочник по применению, типам конструкции и эксплуатационным ограничениям
Дисковые поворотные затворы представляют собой разновидность запорной и запорно-регулирующей трубопроводной арматуры, в которой запирающим элементом служит плоский диск, вращающийся вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Согласно ГОСТ 24856-2014, затворы относятся к классу трубопроводной арматуры с поворотным движением запорного органа.
Основная классификация дисковых затворов базируется на взаимном расположении оси вращения диска относительно плоскости седла и центральной оси трубопровода. Данный параметр определяет понятие эксцентриситета конструкции, который напрямую влияет на рабочие характеристики арматуры.
В концентрических затворах ось вращения проходит через геометрический центр диска и совпадает с центральной осью проходного сечения корпуса. При закрытии диск входит в контакт с эластичным седлом на угле поворота около 85-90 градусов, вызывая его деформацию для обеспечения герметичности. Такая конструкция характеризуется простотой изготовления и невысокой стоимостью, однако имеет существенный недостаток в виде постоянного трения уплотнения о диск при работе затвора, что приводит к ускоренному износу резинового вкладыша.
Согласно ГОСТ 12521-89, симметричные дисковые затворы применяются на условное давление от 0,25 до 2,5 МПа с условными проходами от 40 до 2800 мм. Температурный диапазон рабочей среды ограничен характеристиками материала уплотнения и может составлять от минус 60 до плюс 420 градусов Цельсия в зависимости от применяемых материалов. Данный тип затворов наиболее распространен в системах водоснабжения и отопления коммунального хозяйства.
Конструкция одноэксцентриковых затворов предусматривает смещение оси штока за плоскость диска по направлению к выходному фланцу корпуса. Это решение позволяет диску примыкать к седлу только в конечной фазе закрытия на угле 86-87 градусов, что существенно сокращает путь контакта запорного органа с уплотнением. Снижение трения между рабочими поверхностями увеличивает ресурс уплотнительного кольца и уменьшает требуемый крутящий момент на штоке.
Одноэксцентриковая конструкция находит применение в промышленных трубопроводах, транспортирующих жидкости с механическими примесями, где традиционные симметричные затворы быстро выходят из строя из-за абразивного износа. Рабочее давление для таких изделий может достигать 2,5 МПа при условных проходах до 1400 мм.
Двухэксцентриковые затворы имеют два направления смещения оси вращения относительно центральной оси трубопровода. Первый эксцентриситет обеспечивает смещение штока вдоль оси потока, второй - перпендикулярно к ней. Благодаря такой геометрии диск практически полностью отходит от седла уже при повороте на 5 градусов от закрытого положения, что минимизирует износ уплотнительных поверхностей.
Двухэксцентриковая конструкция позволяет применять затворы на более высокие параметры давления - до 4,0 МПа согласно документации производителей. Температурный диапазон расширяется до 200 градусов Цельсия при использовании фторопластовых уплотнений. Такие затворы находят широкое применение в химической и нефтегазовой промышленности на технологических трубопроводах с агрессивными средами.
Трехэксцентриковые затворы представляют наиболее совершенную конструкцию с точки зрения минимизации трения и обеспечения высокой герметичности. Помимо двух осевых смещений штока, характерных для двухэксцентриковой схемы, в данной конструкции применяется третий эксцентриситет в виде конической геометрии уплотняющих поверхностей седла и диска. Вершина конуса смещена относительно центральной оси проходного сечения, что обеспечивает герметизацию по принципу конус-в-конус с практически нулевым трением при открытии и закрытии.
Трехэксцентриковые затворы способны работать при экстремально высоких параметрах. Рабочее давление может достигать 10,0 МПа для большинства промышленных применений, температурный диапазон расширяется до 600 градусов Цельсия при применении металлических седел из жаропрочных сплавов. Такие затворы незаменимы в высокотемпературных процессах нефтепереработки, на паровых линиях, в производствах с сероводородсодержащими средами согласно требованиям стандарта NACE MR0175, а также в криогенных установках сжижения природного газа.
Проектирование, изготовление и эксплуатация дисковых затворов в Российской Федерации регламентируется комплексом национальных стандартов и технических регламентов Таможенного союза. Базовым документом выступает ГОСТ 13547-2015, устанавливающий общие технические условия на дисковые затворы. Данный стандарт подготовлен с учетом положений международного стандарта ISO 10631:1994 и определяет требования к конструкции, материалам, испытаниям и маркировке затворов.
Для запорной функции дисковых затворов применяется ГОСТ 12521-89, охватывающий основные параметры изделий на условное давление от 0,25 до 2,5 МПа с условными проходами от 40 до 2800 мм. Регулирующие дисковые затворы проектируются в соответствии с ГОСТ 25923-89, который нормирует значения условной пропускной способности Kvy, пропускные характеристики и требования к классу точности исполнительных механизмов.
Терминология трубопроводной арматуры определена в ГОСТ 24856-2014, который заменил предыдущую редакцию стандарта и гармонизирован с международной практикой. Нормы герметичности затворов регламентирует ГОСТ 9544-2015, устанавливающий классы герметичности от AA до F в зависимости от величины допустимых протечек через затвор в закрытом положении. Для дисковых затворов химических производств типовым требованием является обеспечение класса герметичности A.
Дисковые затворы, применяемые на опасных производственных объектах химической промышленности, должны соответствовать ТР ТС 032/2013 о безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением. Для установки затворов во взрывоопасных зонах обязательно выполнение требований ТР ТС 012/2011 о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах. Общие требования безопасности машин и оборудования установлены ТР ТС 010/2011.
Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности определены приказом Ростехнадзора номер 536 от 15.12.2020, который содержит требования к проектированию, изготовлению, монтажу, наладке, эксплуатации и ремонту оборудования, работающего под избыточным давлением. Эксплуатирующие организации обязаны обеспечивать соблюдение данных норм при работе с дисковыми затворами на технологических установках.
В проектной документации на химические производства часто встречаются ссылки на международные стандарты. Для центробежных насосов с установленными на них дисковыми затворами применяется API 610, который определяет технические требования к насосному оборудованию нефтяной и химической промышленности. Стандарт API 609 специально посвящен дисковым затворам для нефтехимических производств и устанавливает конструктивные требования, размеры фланцевых соединений и методы испытаний.
Присоединение приводов к дисковым затворам выполняется согласно ISO 5211, который стандартизирует размеры фланцев приводных устройств. Для навесного оборудования КИПиА применяются присоединительные размеры по VDI/VDE 3845 NAMUR. Функциональная безопасность систем управления затворами регламентируется серией стандартов IEC 61511, которая гармонизирована с ГОСТ Р МЭК 61511-1-2018 и определяет требования к системам безопасности уровней SIL 1-4.
Выбор материалов изготовления корпуса и диска дискового затвора определяется характером рабочей среды, параметрами температуры и давления, требованиями к коррозионной стойкости. В химической промышленности применяются затворы из чугуна, углеродистых сталей, коррозионностойких сталей, титановых сплавов и специальных материалов.
Корпуса из высокопрочного чугуна GGG40 или GG25 применяются в системах водоснабжения, транспортировки неагрессивных жидкостей при температурах до 120 градусов Цельсия и давлении до 1,6 МПа. Преимуществом чугунных затворов является относительно невысокая стоимость и хорошие литейные свойства материала, позволяющие изготавливать корпуса сложной формы. Снаружи чугунные корпуса защищаются эпоксидным порошковым покрытием для предотвращения атмосферной коррозии.
Ограничением применения чугуна служит его низкая ударная вязкость при отрицательных температурах и чувствительность к гидроударам. В химических производствах чугунные затворы устанавливаются на вспомогательных линиях охлаждающей воды, на системах вентиляции и в других неответственных узлах, где отсутствует контакт с агрессивными средами.
Корпуса из углеродистой стали марки WCB (аналог российской стали 25Л) применяются при более жестких условиях эксплуатации. Стальные затворы способны работать при давлении до 6,3 МПа и температурах от минус 40 до плюс 425 градусов Цельсия. Сталь обладает высокой прочностью и ударной вязкостью, что критично для установок с возможными гидроударами и температурными перепадами.
Для защиты от коррозии внутренние поверхности стальных корпусов могут футероваться резиновыми покрытиями на основе эбонита или полиуретана. Такое исполнение позволяет использовать затворы на слабоагрессивных средах без применения дорогостоящей нержавеющей стали. Футерованные затворы находят применение на линиях транспортировки кислот низкой концентрации, щелочных растворов, рассолов.
Коррозионностойкие стали являются основным материалом для изготовления затворов химических производств. Наиболее распространенной маркой выступает AISI 304 (CF8 в литом исполнении, соответствует 08Х18Н10 по российской классификации). Данная аустенитная сталь содержит 18 процентов хрома и 10 процентов никеля, что обеспечивает устойчивость к окислению, органическим кислотам, щелочам, спиртам.
Для более агрессивных условий применяется сталь AISI 316 (CF8M, аналог 08Х17Н13М2) с добавлением 2-3 процентов молибдена. Молибден повышает стойкость к хлоридам, морской воде, уксусной кислоте, фосфорной кислоте. Затворы из стали AISI 316 устанавливаются на производствах хлорорганических соединений, в установках получения уксусной кислоты, на линиях транспортировки рассолов с высоким содержанием хлоридов.
В диапазоне температур от минус 196 до плюс 300 градусов Цельсия работают затворы из стали AISI 321 (аналог 12Х18Н10Т) с титановой стабилизацией. Титан связывает углерод и предотвращает межкристаллитную коррозию в околошовных зонах сварных соединений. Криогенные затворы для установок сжижения газов изготавливаются из стали с повышенным содержанием никеля.
Диски затворов испытывают интенсивное абразивное воздействие потока, поэтому к материалу предъявляются требования высокой твердости и износостойкости. Для неагрессивных сред применяются диски из ковкого чугуна или углеродистой стали с защитным покрытием. В затворах для химических производств стандартным решением является диск из нержавеющей стали AISI 420 с твердостью HRC 40-45 после термической обработки.
При наличии абразивных примесей в рабочей среде применяются диски с наплавкой твердых сплавов на основе карбидов вольфрама или хрома. Наплавка повышает твердость рабочей поверхности до HRC 60-65 и обеспечивает многократное увеличение ресурса диска. Для работы с суспензиями и пульпами в производстве минеральных удобрений используются диски с керамическими покрытиями на основе оксида алюминия.
В трехэксцентриковых затворах с металлическими седлами применяются диски из специальных сплавов. Для высокотемпературных применений используются жаропрочные стали и сплавы на основе кобальта типа Стеллит. В коррозионностойком исполнении применяются титановые сплавы, дуплексные стали с двухфазной структурой феррит-аустенит, сплавы на основе никеля типа Хастеллой.
Герметичность дискового затвора в закрытом положении обеспечивается системой уплотнения, состоящей из седла в корпусе и уплотнительного элемента на диске или седле. В зависимости от конструкции затвора применяются различные схемы уплотнения с эластичными или металлическими седлами.
В концентрических и двухэксцентриковых затворах наибольшее распространение получили эластичные седла из резин и эластомеров. Седло представляет собой кольцевой вкладыш из упругого материала, который устанавливается в кольцевой паз корпуса затвора. При закрытии диск входит в контакт с седлом, деформируя его и создавая герметичное соединение.
Выбор материала седла определяется химической совместимостью с рабочей средой и температурным диапазоном эксплуатации. Для воды и неагрессивных жидкостей стандартным решением является этилен-пропиленовый каучук EPDM, работающий в диапазоне от минус 50 до плюс 130 градусов Цельсия с возможностью кратковременного повышения до 150 градусов. EPDM обладает высокой стойкостью к горячей воде, пару, щелочам, разбавленным кислотам, однако разрушается при контакте с минеральными маслами и нефтепродуктами.
Для масел, топлив и нефтепродуктов применяются седла из нитрил-бутадиенового каучука NBR с рабочим диапазоном от минус 40 до плюс 100 градусов. NBR устойчив к алифатическим углеводородам, минеральным маслам, гидравлическим жидкостям на нефтяной основе. Недостатком материала является низкая озоностойкость и старение при длительном воздействии солнечного света.
Фторкаучук FKM марки Viton обеспечивает работу затворов при температурах до 200 градусов Цельсия с кратковременным повышением до 230 градусов. Материал устойчив к большинству агрессивных сред химического производства, включая кислоты, ароматические углеводороды, хлорированные растворители. Фторкаучук не рекомендуется применять с аммиаком, аминами, концентрированными органическими кислотами типа уксусной и муравьиной.
Политетрафторэтилен PTFE обладает практически универсальной химической стойкостью и работает в температурном диапазоне от минус 60 до плюс 250 градусов Цельсия. Фторопласт инертен к концентрированным кислотам и щелочам, окислителям, растворителям всех типов. Ограничениями применения PTFE являются низкая эластичность материала и высокий коэффициент холодной ползучести под нагрузкой.
В конструкции затворов фторопласт применяется в виде вкладышей с пружинным поджатием, обеспечивающим компенсацию деформаций. Для улучшения механических свойств используются композиции PTFE с наполнителями - стекловолокном, графитом, бронзой. Наполненные композиции имеют повышенную износостойкость и меньший коэффициент линейного расширения по сравнению с чистым фторопластом.
Трехэксцентриковые затворы для работы при экстремальных параметрах оснащаются металлическими седлами, обеспечивающими герметизацию по принципу конус-в-конус. Седло выполняется в виде сменного кольца из нержавеющей стали или специального сплава, которое устанавливается в корпус затвора. Поверхность седла имеет коническую форму с определенным углом наклона образующей.
Диск затвора также имеет коническую уплотнительную поверхность с согласованным углом конуса. При закрытии затвора конусные поверхности входят в контакт по линии, которая при затяжке расширяется в кольцевую зону контакта. Для улучшения герметичности на одну из поверхностей может наноситься тонкий слой мягкого металла - никеля, серебра или наплавка стеллитом.
Металлические седла позволяют работать при температурах до 600 градусов Цельсия и давлении до 10 МПа. Конструкция обеспечивает герметичность при наличии механических примесей в потоке за счет самоочищающегося эффекта при открытии-закрытии. Недостатком является необходимость периодической притирки уплотняющих поверхностей и более высокий требуемый крутящий момент на штоке по сравнению с эластичными седлами.
Герметичность по штоку затвора обеспечивается сальниковым узлом с набивкой или манжетными уплотнениями. Сальниковая набивка из графитизированного асбеста или расширенного графита применяется в затворах для высокотемпературных сред. Графитовая набивка работает при температурах до 650 градусов Цельсия и обеспечивает класс герметичности по штоку не хуже класса D.
Манжетные уплотнения штока из фторкаучука или PTFE применяются в затворах химических производств на среды с температурой до 200 градусов. Манжеты обеспечивают более высокую герметичность по сравнению с набивкой и не требуют периодической подтяжки. В некоторых конструкциях предусмотрена возможность замены манжет без демонтажа затвора с использованием специального инструмента.
Дисковые затворы находят широкое применение в технологических установках химических производств благодаря компактным габаритам, малой строительной длине, небольшой массе и быстродействию. Затворы устанавливаются на трубопроводах транспортировки сырья, промежуточных и готовых продуктов, вспомогательных системах охлаждения и теплоснабжения.
В производстве аммиака дисковые затворы устанавливаются на линиях очищенного природного газа, водорода, азота при давлениях до 2,5 МПа и температурах до 200 градусов. Применяются двухэксцентриковые затворы с фторопластовыми уплотнениями из стали AISI 304. На линиях конденсата аммиака используются затворы с уплотнениями из NBR.
В производстве аммиачной селитры затворы работают на растворах азотной кислоты концентрацией до 60 процентов при температуре до 80 градусов. Применяются нержавеющие затворы из стали AISI 316L с пониженным содержанием углерода для предотвращения межкристаллитной коррозии. Уплотнения выполняются из фторкаучука FKM.
Производство серной кислоты предъявляет наиболее жесткие требования к коррозионной стойкости материалов. На концентрированной серной кислоте до 98 процентов при температуре до 200 градусов работают затворы из чугуна с высоким содержанием кремния или из стали AISI 316Ti. Уплотнения выполняются из PTFE или перфторкаучука FFKM.
В установках пиролиза этилена дисковые затворы применяются на линиях подачи углеводородного сырья и продуктов разделения при давлениях до 4,0 МПа и температурах от минус 40 до плюс 180 градусов. Используются стальные затворы с уплотнениями из FKM, устойчивые к воздействию ароматических углеводородов.
В производстве полимеров затворы устанавливаются на реакторные узлы, линии подачи мономеров и катализаторов. На полиэтиленовых установках применяются затворы на давление до 10 МПа из специальных сталей. Трехэксцентриковые затворы с металлическими седлами работают на технологическом паре высоких параметров.
Установки синтеза метанола оснащаются затворами на синтез-газе при давлении до 10 МПа и температуре до 300 градусов. Применяются трехэксцентриковые затворы из стали AISI 316 с наплавкой стеллитом на уплотняющие поверхности для обеспечения герметичности при высоких параметрах.
Электролизное производство хлора характеризуется наличием агрессивных хлорсодержащих сред. На линиях влажного хлора применяются затворы из титановых сплавов ВТ1-0, обладающих абсолютной стойкостью к хлору. Уплотнения выполняются из PTFE или FFKM.
Каустическая сода концентрацией до 50 процентов транспортируется по трубопроводам с установленными нержавеющими затворами из стали AISI 304. Уплотнения из EPDM работают при температурах до 100 градусов. На концентрированной каустике при температурах выше 100 градусов применяются затворы из никеля или монель-металла с фторопластовыми уплотнениями.
Спирты различной концентрации транспортируются по трубопроводам с дисковыми затворами из нержавеющей стали с уплотнениями EPDM или FKM. Для метанола и этанола подходят затворы из стали AISI 304, для изопропилового спирта рекомендуется AISI 316 из-за повышенной коррозионной активности среды.
Кетоны типа ацетона требуют применения затворов из нержавеющей стали с уплотнениями из фторкаучука FKM. Уплотнения NBR и EPDM растворяются в ацетоне и метилэтилкетоне. На линиях эфиров также используются затворы с уплотнениями FKM или PTFE.
При выборе дискового затвора для конкретного применения необходимо учитывать комплекс ограничений по давлению, температуре, свойствам рабочей среды. Превышение допустимых параметров приводит к преждевременному выходу из строя уплотнений, деформации диска, потере герметичности.
Условное давление PN затвора определяется прочностью корпуса и способностью уплотнения обеспечивать герметичность при заданном перепаде давления. Согласно ГОСТ 26349-84, ряд условных давлений для фланцевых соединений включает значения 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0; 25,0; 32,0; 40,0 МПа.
Концентрические затворы с эластичными седлами ограничены давлением до 2,5 МПа из-за выдавливания резинового уплотнения из паза при высоких перепадах давления. Двухэксцентриковые конструкции работают до 4,0 МПа при применении армированных фторопластовых уплотнений с металлическим каркасом. Трехэксцентриковые затворы с металлическими седлами способны выдерживать давление до 10 МПа в стандартном промышленном исполнении.
Важным параметром является допустимый перепад давления на затворе в регулирующем режиме. При больших перепадах возникает эрозионный износ уплотняющих поверхностей, кавитация в жидкостях, шум и вибрация. Для концентрических затворов перепад ограничивается величиной 0,6 МПа, для двухэксцентриковых - 4,0 МПа. Трехэксцентриковые затворы могут работать с перепадами до 10 МПа при применении антикавитационных дисков специальной формы.
Рабочая температура среды ограничивается термостойкостью материала уплотнения. Для затворов с уплотнениями EPDM допустимый диапазон составляет от минус 50 до плюс 130 градусов Цельсия с кратковременным повышением до 150 градусов. Уплотнения NBR работают от минус 40 до плюс 100 градусов, фторкаучук FKM - от минус 20 до плюс 200 градусов.
Фторопластовые уплотнения обеспечивают работу в диапазоне от минус 60 до плюс 250 градусов, однако требуют учета холодной ползучести материала и необходимости периодической подтяжки при температурах выше 150 градусов. Перфторкаучук FFKM работает до 300 градусов с кратковременным повышением до 330 градусов.
Трехэксцентриковые затворы с металлическими седлами не имеют ограничений со стороны уплотнений и способны работать при температурах до 600 градусов Цельсия. Ограничивающим фактором становится прочность материала корпуса при высоких температурах. Для работы выше 450 градусов применяются корпуса из жаропрочных сталей типа AISI 321 или специальных литейных сплавов.
Наличие твердых частиц в рабочей среде приводит к абразивному износу уплотняющих поверхностей диска и седла. Концентрические затворы с эластичными седлами допускают содержание частиц размером не более 0,5 мм при концентрации до 50 граммов на кубический метр. При превышении этих значений рекомендуется установка сетчатых фильтров на линии перед затвором.
Двухэксцентриковые затворы с футерованными корпусами допускают работу с суспензиями, содержащими частицы до 2 мм. Футеровка из твердой резины или полиуретана предохраняет металлические поверхности от износа. Трехэксцентриковые затворы в специальном исполнении с упрочненными дисками работают на пульпах с размером частиц до 5 мм.
Для химических производств с кристаллизующимися продуктами предусмотрены затворы с подогревом корпуса паровой или электрической рубашкой. Подогрев предотвращает отложение кристаллов на уплотняющих поверхностях и обеспечивает надежное закрытие затвора. Температура подогрева выбирается выше температуры кристаллизации продукта на 10-15 градусов.
Для работы с кислородом затворы проходят специальную подготовку с обезжириванием всех внутренних деталей. Применяются материалы, совместимые с кислородом при повышенных давлениях - нержавеющая сталь, бронза, монель-металл. Уплотнения выполняются из PTFE или PCTFE. Смазочные материалы должны быть негорючими на основе перфторполиэфиров.
Сероводородсодержащие среды требуют применения материалов, стойких к сероводородному растрескиванию под напряжением согласно стандарту NACE MR0175. Используются специальные стали с пониженным содержанием серы и фосфора, прошедшие термическую обработку для снижения твердости. Предельная твердость деталей ограничивается значением HRC 22.
Криогенные среды с температурой ниже минус 60 градусов требуют применения материалов, сохраняющих ударную вязкость при низких температурах. Используются аустенитные нержавеющие стали типа AISI 304L и AISI 316L с пониженным содержанием углерода, алюминиевые бронзы, никелевые сплавы. Для жидкого азота и кислорода применяются трехэксцентриковые затворы с металлическими седлами без применения органических уплотнений.
Управление положением диска дискового затвора осуществляется различными типами приводов - ручными, электрическими, пневматическими, гидравлическими. Выбор типа привода определяется диаметром затвора, требуемым быстродействием, частотой переключений, условиями эксплуатации.
Ручное управление рукояткой применяется для затворов с условным проходом до 200 мм на давление до 1,6 МПа. Рукоять позволяет оператору вручную поворачивать шток затвора на угол 90 градусов для полного открытия или закрытия. На рукояти предусмотрены фиксаторы положения для установки затвора в промежуточные положения при регулировании расхода.
Для затворов больших диаметров или работающих при высоких давлениях применяются механические редукторы, снижающие требуемое усилие на маховике. Червячные или планетарные редукторы с передаточным отношением от 40 до 120 позволяют управлять затворами DN до 600 мм одному оператору без применения электропривода. Недостатком ручного управления является низкое быстродействие и необходимость присутствия персонала для переключения затвора.
Электрические приводы применяются для дистанционного управления затворами и обеспечивают автоматизацию технологического процесса. По типу двигателя различают приводы с асинхронными двигателями переменного тока и приводы с двигателями постоянного тока. Асинхронные приводы питаются от сети 380 или 220 вольт частотой 50 герц, имеют простую конструкцию и высокую надежность.
Электроприводы оснащаются концевыми выключателями, отключающими питание двигателя в крайних положениях затвора. Для ограничения крутящего момента применяются муфты предельного момента, защищающие редуктор от перегрузки при заклинивании диска. Время полного хода затвора составляет от 15 до 120 секунд в зависимости от диаметра и типа редуктора.
Многооборотные электроприводы типа МЭО используются для точного позиционирования затвора в регулирующем режиме. Привод оснащается позиционером, получающим управляющий сигнал 4-20 миллиампер или 0-10 вольт от системы автоматизированного управления технологическим процессом. Позиционер сравнивает заданное и фактическое положение затвора, управляя двигателем для отработки рассогласования.
Пневмоприводы обеспечивают высокое быстродействие переключения затвора и применяются в системах автоматической защиты. Привод представляет собой пневмоцилиндр двустороннего действия с поршнем, соединенным через шток с валом затвора. Подача сжатого воздуха в полости цилиндра осуществляется через электромагнитные клапаны или позиционеры.
По способу действия при исчезновении питания различают приводы нормально открытые, нормально закрытые и двойного действия. В приводах с возвратной пружиной при исчезновении управляющего сигнала затвор автоматически переходит в безопасное положение под действием пружины. Время срабатывания пневмопривода составляет от 2 до 10 секунд для полного хода затвора DN 200.
Согласно ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016, к качеству сжатого воздуха для питания пневмоприводов предъявляются требования по содержанию механических примесей, влаги, масла. Для химических производств рекомендуется класс чистоты не ниже 4:4:3, что соответствует размеру частиц менее 15 микрометров, точке росы минус 40 градусов, содержанию масла менее 5 миллиграммов на кубический метр.
В современных химических производствах дисковые затворы интегрируются в автоматизированные системы управления технологическими процессами на базе распределенных систем управления DCS или программируемых логических контроллеров ПЛК. Затворы оснащаются датчиками положения, передающими информацию о состоянии в систему диспетчеризации.
Индуктивные датчики типа NAMUR обеспечивают индикацию крайних положений открыто-закрыто. Потенциометрические датчики или энкодеры передают непрерывный сигнал положения диска в диапазоне 0-90 градусов. Данные о положении затворов отображаются на мнемосхемах технологического процесса на экранах операторских станций.
Интеллектуальные приводы с протоколами HART, Profibus, Foundation Fieldbus обеспечивают двустороннюю цифровую связь с системой управления. Привод передает диагностическую информацию о количестве циклов работы, времени наработки, крутящем моменте, температуре редуктора. Система прогнозирует необходимость технического обслуживания на основании анализа трендов диагностических параметров.
Правильный монтаж дискового затвора обеспечивает герметичность соединений, долговечность уплотнений, надежность работы в течение всего срока службы. Технология монтажа зависит от типа присоединения затвора к трубопроводу - межфланцевого, фланцевого или под приварку.
Перед установкой затвора необходимо провести визуальный осмотр изделия на отсутствие повреждений, полученных при транспортировке. Проверяется целостность корпуса, отсутствие трещин, сколов на фланцах, состояние уплотнительных поверхностей. С уплотнительных поверхностей фланцев удаляется защитное покрытие путем стягивания его полосками или слоями.
Внутренняя полость затвора осматривается на предмет наличия посторонних предметов, загрязнений, остатков консервационной смазки. При необходимости производится очистка внутренней поверхности ветошью, смоченной в растворителе. Проверяется свободность вращения диска вручную без заеданий и заклиниваний. Затвор должен плавно открываться и закрываться по всему диапазону хода.
Присоединительные размеры фланцев трубопровода должны соответствовать типоразмеру затвора. Проверяется соосность фланцев трубопровода с допуском не более 0,5 миллиметра на метр длины. Плоскости фланцев должны быть параллельны друг другу с отклонением не более 1 градуса. Внутренний диаметр фланцев должен соответствовать условному проходу затвора согласно ГОСТ 28338-89.
Межфланцевые затворы устанавливаются между фланцами трубопровода без применения дополнительных прокладок. Конструкция затвора предусматривает наличие эластичного седла, которое при затяжке фланцев деформируется и обеспечивает герметичность соединения. Применение дополнительных резиновых прокладок между фланцем и корпусом затвора категорически запрещается, так как это приводит к чрезмерной деформации седла и выходу его из строя.
Затвор устанавливается между фланцами в открытом положении диска. Ориентация затвора в пространстве может быть произвольной, однако рекомендуется устанавливать затвор таким образом, чтобы шток был направлен вверх для облегчения обслуживания сальникового узла. Расстояние между фланцами должно соответствовать строительной длине затвора с допуском плюс-минус 1 миллиметр.
Шпильки или болты вставляются в отверстия фланцев и наживляются гайками. Затяжка производится поперекрестным методом, начиная с верхних шпилек, переходя на нижние, затем на боковые. Затяжка выполняется в несколько проходов с постепенным увеличением момента затяжки. Окончательный момент затяжки контролируется динамометрическим ключом согласно значениям, указанным в паспорте затвора.
После монтажа проверяется свободность вращения диска затвора из открытого в закрытое положение и обратно. Диск не должен касаться внутренних поверхностей фланцев трубопровода. При обнаружении контакта диска с фланцами необходимо ослабить затяжку и переориентировать затвор с поворотом на несколько градусов вокруг оси трубопровода.
Фланцевые затворы имеют собственные фланцы, приваренные или привернутые к корпусу. Монтаж производится с применением уплотнительных прокладок между фланцами затвора и трубопровода. Материал прокладок выбирается в зависимости от рабочей среды и параметров - паронит для воды и пара, фторопласт для химически активных сред, графит для высокотемпературных применений.
Прокладки устанавливаются на уплотнительные поверхности фланцев без применения герметиков. Использование силиконовых или иных герметиков не рекомендуется, так как при нагреве они могут попасть в проточную часть затвора и вызвать загрязнение уплотнения диска. Толщина прокладок выбирается в соответствии с конструкцией фланцевого соединения - типовое значение составляет 2-3 миллиметра.
Затяжка фланцевого соединения производится в несколько этапов с контролем момента динамометрическим ключом. Значения моментов затяжки зависят от диаметра шпилек и класса прочности материала. Для шпилек М16 класса прочности 5.8 типовой момент составляет 120 ньютон-метров, для М20 - 230 ньютон-метров. После затяжки проверяется отсутствие течи при испытаниях трубопровода на прочность и герметичность.
Затворы под приварку имеют патрубки без фланцев, которые привариваются к трубопроводу встык. Данный тип присоединения применяется на технологических трубопроводах высокого давления, где необходима максимальная надежность соединения. Сварка выполняется аттестованными сварщиками в соответствии с требованиями ГОСТ 16037-80.
Перед сваркой затвор должен быть полностью открыт для предотвращения повреждения диска и уплотнения брызгами расплавленного металла. Внутренняя полость затвора защищается от окалины и брызг путем продувки аргоном или азотом. После сварки производится визуальный и радиографический контроль сварных швов согласно проекту производства работ.
Регулярное техническое обслуживание дисковых затворов обеспечивает поддержание работоспособного состояния арматуры, предотвращение внезапных отказов, продление срока службы уплотнений и подвижных узлов. Объем и периодичность работ по техническому обслуживанию определяются условиями эксплуатации, параметрами рабочей среды, интенсивностью использования затворов.
Визуальный осмотр проводится ежеквартально для затворов общего назначения и ежемесячно для затворов диаметром более 400 миллиметров или работающих при давлении выше 2,5 мегапаскаля. В ходе осмотра проверяется герметичность фланцевых соединений по отсутствию подтеков рабочей среды на поверхностях фланцев и болтов. Оценивается состояние лакокрасочного покрытия корпуса на наличие очагов коррозии, отслоения краски.
Осматривается осевой узел уплотнения штока на предмет течи рабочей среды через сальник. Небольшое потение сальника графитовой набивкой допускается и не является дефектом. Появление капель или струи жидкости указывает на необходимость подтяжки сальника или замены набивки. Проверяется наличие заводской маркировки на корпусе затвора и указателя положения диска.
При визуальном осмотре затворов с электроприводами проверяется состояние электрических соединений, отсутствие повреждений кабеля, срабатывание концевых выключателей в крайних положениях. Для пневмоприводов контролируется герметичность пневмолиний, работоспособность электромагнитных клапанов, отсутствие подтеков смазочного материала из пневмоцилиндра.
Ежемесячная проверка работоспособности включает проверку механизма открытия-закрытия затвора при работающем технологическом процессе. Затвор переводится из открытого положения в закрытое и обратно с контролем плавности хода диска. Наличие рывков, заеданий, посторонних звуков указывает на необходимость внепланового осмотра затвора с частичной разборкой.
Для затворов с ручным приводом контролируется усилие, требуемое для поворота рукоятки или маховика. Резкое увеличение усилия может свидетельствовать о деформации диска, загрязнении проточной части, повреждении подшипников штока. Проверяется работа фиксаторов положения рукоятки, исправность механизма редуктора.
Электроприводы проверяются на соответствие времени полного хода паспортным данным. Увеличение времени хода может быть вызвано износом редуктора, снижением напряжения питания, увеличением трения в затворе. Контролируется потребляемый ток двигателя привода в режиме открытия и закрытия. Превышение номинального тока на 20 и более процентов указывает на перегрузку привода и необходимость выяснения причины.
Ревизия затворов проводится ежегодно согласно графику планово-предупредительных ремонтов. Для ответственных участков с частым переключением затворов или работой в условиях высоких температур и давлений ревизия выполняется раз в шесть месяцев. Ревизия включает частичную разборку затвора с осмотром внутренних деталей.
Снимаются заглушки сальникового узла, извлекаются стопорные кольца или зажимные втулки в зависимости от конструкции затвора. Выбиваются штифты, фиксирующие диск на штоке, после чего шток извлекается из корпуса вместе с диском. В затворах с двумя штоками сначала демонтируется верхний шток, затем нижний.
Извлеченные детали очищаются от загрязнений и осматриваются на наличие износа, задиров, трещин. Особое внимание уделяется состоянию уплотняющих поверхностей диска и седла. Глубокие риски, выкрашивание материала, коррозионные язвы являются основанием для замены изношенных деталей. Проверяется состояние подшипников штока, манжетных уплотнений, сальниковой набивки.
Уплотнение седла проверяется на отсутствие трещин, разрывов, остаточных деформаций. Резиновое уплотнение с потерей эластичности, затвердеванием поверхности, трещинами подлежит замене даже при отсутствии видимых протечек. Типовой срок службы уплотнений EPDM составляет 5-7 лет при номинальных условиях эксплуатации. Фторопластовые уплотнения могут работать до 10 лет при условии отсутствия механических повреждений.
Замена уплотнений производится при обнаружении дефектов в ходе ревизии или при появлении протечек в процессе эксплуатации. Для замены уплотнения рабочего диска затвор демонтируется с трубопровода и полностью разбирается согласно инструкции по ремонту. Старое уплотнение удаляется из паза в корпусе или снимается с диска в зависимости от конструкции.
Посадочные места под уплотнения тщательно очищаются от остатков старой резины, загрязнений, продуктов коррозии. Металлические поверхности осматриваются на отсутствие заусенцев, острых кромок, которые могут повредить новое уплотнение при установке. При обнаружении дефектов поверхности зачищаются напильником или шлифовальной шкуркой до получения гладкой поверхности.
Новое уплотнение из комплекта запасных частей смазывается нейтральной силиконовой смазкой и устанавливается в паз корпуса или на диск. Для цельных манжет требуется точное совмещение отверстий под шток в корпусе и в манжете. Диск смазывается и устанавливается в корпус с ориентацией согласно маркировке. Штоки смазываются и устанавливаются в корпус с монтажом подшипников скольжения и манжетных уплотнений.
После сборки затвор испытывается на герметичность на испытательном стенде. Испытания на прочность проводятся при давлении 1,5 номинального в течение 5 минут, испытания на герметичность - при давлении 1,1 номинального. Затвор считается годным, если отсутствуют течь, потение, капли на уплотнительных соединениях. Класс герметичности должен соответствовать классу А по ГОСТ 9544-2015.
Негерметичное перекрытие потока в закрытом положении может быть вызвано повреждением или деформацией уплотнения. Повреждение устраняется заменой уплотнительного вкладыша согласно процедуре замены. Деформация может возникнуть из-за чрезмерной затяжки фланцев при монтаже или из-за солевых отложений на уплотняющих поверхностях. В первом случае необходимо ослабить затяжку фланцев, во втором - демонтировать затвор и произвести очистку уплотнения.
Заклинивание диска обычно вызвано зажатым между фланцами уплотнением при избыточной затяжке. Для устранения необходимо дренировать трубопровод, ослабить затяжку фланцев, провернуть диск в открытое положение и произвести повторную затяжку с контролем момента. Заклинивание также может быть вызвано засорением проточной части механическими примесями. Требуется демонтаж затвора и прочистка внутренней полости.
Течь по штоку возникает при износе манжетных уплотнений или ослаблении сальниковой набивки. Для манжетных уплотнений требуется замена изношенных манжет. Графитовая набивка подтягивается затяжкой гаек сальника с контролем момента. Чрезмерная затяжка сальника приводит к увеличению трения и затрудняет вращение штока, поэтому затяжку производят постепенно до прекращения течи.
Повышенный шум и вибрация при работе затвора в промежуточных положениях свидетельствуют о кавитации в жидкости или превышении допустимой скорости газа. Для снижения кавитации необходимо уменьшить перепад давления на затворе путем изменения режима работы установки или применить затвор с антикавитационным диском. Снижение скорости газового потока достигается увеличением диаметра трубопровода или установкой двух параллельных затворов меньшего диаметра.
Рынок дисковых затворов для химических производств представлен продукцией как зарубежных, так и российских производителей. Выбор производителя определяется требованиями к техническим характеристикам, наличием сертификатов соответствия техническим регламентам, возможностью сервисного обслуживания, сроками поставки.
Компания Emerson Electric, включающая бренд Fisher Controls, является мировым лидером в области промышленной автоматизации и производства запорно-регулирующей арматуры. Дисковые затворы Fisher применяются в нефтегазовой, химической, энергетической отраслях при экстремальных параметрах давления и температуры. Продукция соответствует стандартам API 609 и оснащается интеллектуальными приводами с протоколами HART и Foundation Fieldbus.
Flowserve Corporation специализируется на производстве затворов высокого давления для критических применений. Трехэксцентриковые затворы Flowserve работают при давлениях до 10 МПа и температурах до 600 градусов Цельсия. Для химических производств предлагаются затворы из дуплексных сталей, хастеллоя, титана с металлическими седлами, устойчивыми к абразивному износу.
Neles, входящая в состав Valmet Corporation, производит дисковые затворы и шаровые краны для автоматизированных систем управления. Затворы Neles оснащаются интеллектуальными позиционерами с функциями диагностики, прогнозирования технического обслуживания. Для химпроизводств предлагаются затворы из коррозионностойких материалов с уплотнениями из перфторэластомеров.
Alfa Laval, признанный лидер в технологиях транспортировки жидкостей, производит гигиенические дисковые затворы для пищевой, фармацевтической, химической промышленности. Затворы изготавливаются из нержавеющей стали AISI 316L с электрополированными поверхностями класса Ra менее 0,8 микрометра. Уплотнения из силикона или EPDM имеют допуски FDA для контакта с пищевыми продуктами.
Danfoss предлагает широкий ассортимент дисковых затворов для систем водоснабжения, отопления, промышленных установок. Производственные мощности компании расположены во Франции. Затворы Danfoss комплектуются ручными, электрическими, пневматическими приводами собственного производства, что обеспечивает полную совместимость компонентов.
Акционерное общество АРМАТЭК является крупнейшим российским производителем дисковых затворов с полным циклом изготовления от проектирования до выпуска готовой продукции. Предприятие располагает собственным производством резиновых вкладышей с контролем рецептуры резиновых смесей для каждого типоразмера затвора. Продукция АРМАТЭК применяется в химической, металлургической, нефтедобывающей промышленности.
Затворы АРМАТЭК изготавливаются из высокопрочного чугуна GGG40, углеродистой стали, нержавеющей стали по ГОСТ 13547-2015 на условное давление до 2,5 мегапаскаля с условными проходами от 50 до 1400 миллиметров. Компания выпускает несколько серий затворов - Стандарт, Эксклюзив, Эксклюзив-М с повышенной прочностью корпуса, а также трехэксцентриковые затворы Атлант. Для химических производств предлагаются затворы с уплотнениями из фторкаучука и PTFE.
Продукция российских производителей проходит сертификацию соответствия техническим регламентам Таможенного союза ТР ТС 032/2013 и ТР ТС 010/2011. Для установки на объектах Ростехнадзора затворы имеют разрешения на применение согласно федеральным нормам и правилам. Гарантийный срок на затворы российского производства составляет от 18 до 36 месяцев в зависимости от серии и условий эксплуатации.
Преимуществом российских производителей является наличие складских запасов типовых размеров затворов, короткие сроки изготовления нестандартных исполнений, развитая сеть сервисных центров на территории Российской Федерации. Доступность запасных частей и ремонтных комплектов обеспечивает оперативное восстановление работоспособности затворов в случае выхода из строя.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.