Таблица подбора запорной арматуры DN15-2400 PN6-420: задвижки, клапаны, краны

Основное содержание статьи

Классификация запорной арматуры

Запорная арматура представляет собой вид трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах. Согласно современным техническим стандартам, запорная арматура классифицируется по нескольким основным признакам, которые определяют область ее применения и технические характеристики.

По конструктивному исполнению запорная арматура подразделяется на четыре основных типа. Задвижки характеризуются перпендикулярным движением запорного элемента относительно потока рабочей среды. Они обеспечивают минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении и применяются в диапазоне диаметров от DN50 до DN1200. Клапаны отличаются параллельным движением затвора относительно потока и используются преимущественно для точного регулирования параметров среды в диапазоне DN15-400.

Краны шаровые и пробковые обеспечивают быстрое срабатывание за счет поворотного движения запорного элемента. Шаровые краны характеризуются поворотом шара на 90 градусов и применяются в диапазоне DN15-500, обеспечивая полнопроходное сечение. Дисковые затворы используются для больших диаметров DN50-1200 при относительно невысоких давлениях до PN25, отличаются компактностью и экономичностью.

Материалы изготовления корпуса и уплотнений

Выбор материала корпуса запорной арматуры является критически важным фактором, определяющим надежность и долговечность изделия в конкретных условиях эксплуатации. Современная номенклатура материалов включает несколько основных групп, каждая из которых имеет специфические характеристики и области применения.

Чугунные корпуса изготавливаются из серого чугуна марки СЧ-20 или ковкого чугуна КЧ-35. Серый чугун обладает отличными литейными свойствами и относительно низкой стоимостью, что делает его предпочтительным для водопроводных сетей при температурах до 150°C и давлениях до PN16. Ковкий чугун отличается повышенной прочностью и применяется в более ответственных системах при температурах до 200°C.

Стальные корпуса изготавливаются из углеродистой стали марки 25Л или международного аналога WCB, а также из легированных и нержавеющих сталей. Углеродистая сталь обеспечивает работоспособность в широком диапазоне температур от -40°C до +450°C при давлениях до PN160. Нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т применяется для агрессивных сред и пищевых производств, выдерживая температуры до 600°C.

Материалы уплотнений подбираются в соответствии с характеристиками рабочей среды. Резиновые уплотнения применяются для воды при температурах до 80°C, обеспечивая класс герметичности А. Металлические уплотнения из нержавеющей стали, латуни или бронзы используются при повышенных температурах и агрессивных средах. Фторопластовые уплотнения обеспечивают химическую стойкость в широком спектре сред.

Применение для различных рабочих сред

Подбор запорной арматуры для различных рабочих сред требует комплексного анализа физико-химических свойств транспортируемого вещества, параметров технологического процесса и условий эксплуатации. Каждый тип рабочей среды предъявляет специфические требования к материалам, конструкции и техническим характеристикам арматуры.

Для водных сред различают питьевую, техническую и морскую воду. Питьевая вода требует применения материалов, допущенных к контакту с пищевыми продуктами, обычно это чугун с резиновыми уплотнениями или латунь для малых диаметров. Техническая вода позволяет использовать более широкий спектр материалов, включая углеродистую сталь. Морская вода требует применения коррозионностойких материалов - бронзы, медно-никелевых сплавов или нержавеющей стали.

Паровые среды классифицируются на насыщенный пар до 300°C и перегретый пар до 450°C. Для насыщенного пара применяются стальные задвижки и клапаны с металлическими уплотнениями, обеспечивающие надежную работу при циклических температурных нагрузках. Перегретый пар требует использования легированных сталей с повышенной жаропрочностью.

Газовые среды включают природный газ, воздух и технические газы. Основным требованием является обеспечение класса герметичности А, что достигается применением шаровых кранов или задвижек с металлическими уплотнениями. Для природного газа обязательно наличие сертификатов соответствия техническим регламентам безопасности.

Нефтепродукты характеризуются различной вязкостью и агрессивностью. Для легких нефтепродуктов применяются стальные шаровые краны и задвижки с фторопластовыми уплотнениями. Тяжелые нефтепродукты требуют применения полнопроходной арматуры для предотвращения застойных зон.

Температурные режимы эксплуатации

Температурный режим эксплуатации является одним из определяющих факторов при выборе запорной арматуры, поскольку он непосредственно влияет на прочностные характеристики материалов, работоспособность уплотнений и общую надежность изделия. Современные технические стандарты устанавливают четкие зависимости между рабочей температурой и максимально допустимым давлением.

Для низкотемпературных условий эксплуатации от -60°C до 0°C применяются специальные марки сталей с повышенной хладостойкостью. Чугунная арматура в таких условиях не применяется из-за повышенной хрупкости. Особое внимание уделяется выбору смазочных материалов и уплотнений, которые должны сохранять эластичность при отрицательных температурах.

Среднетемпературный диапазон от 0°C до 200°C является наиболее распространенным в промышленности. В этих условиях могут применяться все основные материалы корпусов - чугун, углеродистая сталь, нержавеющая сталь. Снижение рабочего давления составляет не более 10% от номинального значения при температуре 200°C для стальной арматуры.

Высокотемпературный режим от 200°C до 450°C требует применения исключительно стальной арматуры с металлическими уплотнениями. При температуре 350°C снижение рабочего давления составляет 15%, а при 450°C - до 30% от номинального значения. Это связано с изменением прочностных характеристик стали при нагреве.

Сверхвысокотемпературные условия свыше 450°C требуют применения специальных жаропрочных сталей и особых конструктивных решений. Такая арматура изготавливается по специальным техническим условиям и применяется в энергетике и нефтехимии.

Коэффициент пропускной способности Kvs

Коэффициент пропускной способности Kvs является ключевой гидравлической характеристикой запорной арматуры, определяющей ее способность пропускать заданный расход рабочей среды при определенном перепаде давления. Этот параметр стандартизирован международными и национальными техническими стандартами и используется для точного подбора арматуры в проектных расчетах.

Коэффициент Kvs определяется как расход воды в кубических метрах в час при плотности 1000 кг/м³, температуре 15°C и перепаде давления 0,1 МПа через полностью открытую арматуру. Для практических расчетов используется рабочий коэффициент Kv, который учитывает фактическое положение затвора и реальные условия эксплуатации.

Значения Kvs для различных типов арматуры существенно различаются при одинаковых номинальных диаметрах. Задвижки обеспечивают наибольшие значения Kvs благодаря полнопроходному сечению, шаровые краны имеют несколько большие значения за счет более гладкой проточной части. Клапаны характеризуются наименьшими значениями Kvs из-за сложной формы проточного тракта.

При подборе арматуры рассчитанное значение Kv умножается на коэффициент запаса 1,3 для получения требуемого Kvs. Это обеспечивает работу арматуры в оптимальном режиме без превышения допустимых скоростей потока и предотвращает возникновение кавитации в жидких средах.

Для газообразных сред расчет Kvs производится с учетом сжимаемости среды и критического перепада давления. При превышении критического перепада расход через арматуру не увеличивается, что необходимо учитывать при проектировании газовых систем.

Критерии подбора арматуры

Процесс подбора запорной арматуры представляет собой комплексную инженерную задачу, требующую учета множества взаимосвязанных факторов. Правильный выбор обеспечивает надежную и экономичную эксплуатацию трубопроводных систем на протяжении всего расчетного срока службы.

Основными критериями подбора являются номинальный диаметр DN и номинальное давление PN, которые определяются параметрами трубопроводной системы. Номинальный диаметр должен соответствовать внутреннему диаметру трубопровода для обеспечения оптимальных гидравлических характеристик. Номинальное давление выбирается с учетом максимального рабочего давления в системе и температурного режима эксплуатации.

Тип рабочей среды определяет выбор материалов и конструктивного исполнения. Для водных сред допускается применение чугунной арматуры, для пара требуется стальное исполнение, для агрессивных сред - нержавеющая сталь или специальные сплавы. Температурный режим влияет на выбор материала корпуса и уплотнений, а также на максимально допустимое рабочее давление.

Функциональные требования определяют тип арматуры. Для частого срабатывания предпочтительны шаровые краны, для редкого перекрытия больших диаметров - задвижки, для точного регулирования - клапаны. Требования к герметичности определяют класс арматуры согласно ГОСТ 9544-2005.

Экономические факторы включают первоначальную стоимость, затраты на монтаж, эксплуатационные расходы и стоимость обслуживания. Чугунная арматура имеет минимальную стоимость, но ограниченную область применения. Стальная арматура обеспечивает оптимальное соотношение цена-качество для большинства применений.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж и эксплуатация запорной арматуры являются определяющими факторами обеспечения ее надежной работы и достижения расчетного срока службы. Нарушение требований технической документации может привести к преждевременному выходу из строя даже высококачественных изделий.

Подготовка к монтажу включает проверку соответствия арматуры проектным требованиям, внешний осмотр на отсутствие повреждений, проверку работоспособности затвора и герметичности корпуса. Перед установкой необходимо очистить трубопровод от загрязнений и проверить соответствие присоединительных размеров.

Монтаж фланцевой арматуры требует точного совмещения осей трубопровода и арматуры, применения соответствующих прокладок и равномерной затяжки болтов. Для муфтовой арматуры критично качество резьбовых соединений и применение герметизирующих материалов. Сварная арматура требует квалифицированного выполнения сварочных работ с соблюдением температурного режима.

Эксплуатация включает регулярное техническое обслуживание, контроль параметров работы и своевременное устранение неисправностей. Периодичность обслуживания зависит от условий эксплуатации и составляет от одного раза в квартал для ответственных систем до одного раза в год для обычных применений.

Основными операциями технического обслуживания являются: проверка герметичности уплотнений, смазка резьбовых соединений, контроль момента открытия и закрытия, проверка работы приводов. При обнаружении протечек необходимо определить их причину и принять меры по устранению, которые могут включать подтяжку сальника, замену прокладок или ремонт уплотнительных поверхностей.

Часто задаваемые вопросы