Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Задвижка — тип запорной арматуры, в которой запирающий элемент (затвор) перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. В полностью открытом положении проходное сечение задвижки практически не создаёт гидравлического сопротивления, что является главным конструктивным преимуществом этого типа арматуры перед клапанами и дисковыми затворами.
Задвижки предназначены исключительно для работы в режиме «открыто/закрыто» (on/off). Использование задвижек для регулирования расхода не рекомендуется: при частично открытом затворе возникает интенсивная эрозия уплотнительных поверхностей и вибрация, что приводит к преждевременному износу.
Согласно ГОСТ 5762-2002, задвижки общепромышленного назначения изготавливаются на номинальное давление до PN 250 и номинальные диаметры от DN 15 до DN 1600. Для магистральных трубопроводов и нефтегазовой отрасли выпускаются задвижки по API 6D на классы давления до Class 2500 (PN 420) и диаметры до DN 1500 и более.
ГОСТ 5762-2002 устанавливает классификацию задвижек по типу затвора на две основные группы:
Шиберные задвижки, с точки зрения стандартной классификации, являются разновидностью параллельных задвижек с однодисковым затвором. Однако в инженерной практике их выделяют в отдельную группу благодаря существенным конструктивным отличиям — заострённой нижней кромке затвора (шибера), позволяющей разрезать поток вязких, волокнистых и абразивных сред.
Клиновые задвижки — наиболее распространённый тип запорной арматуры. Герметичность перекрытия достигается за счёт вхождения клиновидного затвора между двумя наклонными сёдлами корпуса. Угол клина обычно составляет от 2° до 5°.
Запирающий элемент — цельная деталь клиновидной формы. Конструкция обеспечивает высокую жёсткость и надёжную герметичность при условии точной пригонки клина к сёдлам. Основной недостаток — чувствительность к температурным деформациям: при нагреве корпуса изменяется геометрия сёдел, что может привести к заклиниванию затвора. По этой причине задвижки с жёстким клином не рекомендуются для паропроводов и трубопроводов с резкими перепадами температуры.
Область применения: водоснабжение, нефтепроводы, газопроводы при умеренных температурах (до +200 °C).
Клин выполнен с кольцевой проточкой (разрезом) по периферии, что позволяет двум половинам упруго деформироваться при посадке в сёдла. Такая конструкция компенсирует температурные деформации корпуса и незначительные отклонения угла сёдел от номинала. Упругий клин является стандартным решением для арматуры, выпускаемой по API 600, и наиболее распространённым типом в нефтеперерабатывающей промышленности.
Область применения: нефтепереработка, энергетика, химическая промышленность при температурах до +425...+450 °C (в зависимости от материала).
Запирающий элемент состоит из двух дисков, соединённых между собой распорным элементом (клином или пружиной). При закрытии распорный элемент раздвигает диски, прижимая их к сёдлам корпуса. Конструкция обеспечивает самоустановку дисков по сёдлам и хорошую герметичность. Существенно снижается вероятность заклинивания при температурных деформациях.
Область применения: пар, горячая вода, нефтепродукты. Широко используется в энергетике и теплоснабжении.
В параллельных задвижках уплотнительные поверхности сёдел корпуса расположены параллельно друг другу. Затвор выполняется в виде одного или двух дисков, которые при закрытии прижимаются к сёдлам давлением рабочей среды или распорным механизмом (клином, пружиной). Параллельные задвижки широко применяются в энергетике на паропроводах и питательных линиях котлов, где температурные перепады исключают использование клиновых конструкций.
Затвор состоит из двух параллельных дисков и распорного клина (или пружины) между ними. При закрытии шпиндель прижимает затвор вниз; распорный элемент раздвигает диски, обеспечивая контакт каждого диска с соответствующим седлом. Давление рабочей среды дополнительно прижимает входной диск к седлу.
Двухдисковые параллельные задвижки с распорным клином получили наибольшее распространение в энергетике. Их рекомендуется устанавливать на трубопроводах, где частое срабатывание не требуется, поскольку уплотнительные поверхности подвержены относительно быстрому износу.
Затвор представляет собой один плоский диск. Герметизация обеспечивается преимущественно давлением рабочей среды, прижимающим диск к входному седлу. Этот тип уступает двухдисковым по герметичности, но отличается простотой конструкции и компактностью. Применяется в системах с умеренными требованиями к герметичности затвора.
Шиберная задвижка — разновидность параллельной задвижки с однодисковым затвором, нижняя кромка которого заострена и выполнена в форме ножа. Такая конструкция позволяет затвору разрезать поток среды, содержащий волокна, твёрдые включения и вязкие компоненты. Конструктивно шиберные задвижки значительно компактнее клиновых и параллельных аналогов — строительная длина (face-to-face) может быть в 2–3 раза меньше.
Затвор (шибер) — плоская пластина из коррозионностойкой стали с заострённой нижней кромкой. В ряде конструкций шибер имеет проходное отверстие, диаметр которого равен диаметру патрубков (шибер с проходным отверстием). Уплотнение может быть металлическим (metal-to-metal), эластомерным (EPDM, NBR) или фторопластовым (PTFE). Корпус выпускается в исполнениях: межфланцевый (wafer), ушковый (lug) и фланцевый.
Шиберные задвижки нашли широкое применение в отраслях, где рабочая среда содержит механические примеси, волокна и абразивные частицы:
Ниже приведена сводная таблица, позволяющая сравнить основные эксплуатационные характеристики клиновых, параллельных и шиберных задвижек.
Выбор типоразмера задвижки определяется параметрами трубопровода — номинальным диаметром (DN) и номинальным давлением (PN). Ниже приведены справочные данные по диапазонам DN/PN для основных конструкций задвижек.
Выбор материала корпуса и уплотнительных поверхностей (трима) определяется рабочей средой, температурой, давлением и коррозионной агрессивностью. Требования к материалам корпуса устанавливаются стандартами ГОСТ 5762-2002, ASME B16.34, ГОСТ 33259-2015 (фланцы).
Уплотнительные поверхности сёдел и клина (трим) определяют герметичность, износостойкость и ресурс задвижки. Согласно ГОСТ 5762-2002, скорость коррозии материала уплотнительных поверхностей должна быть не более 0,05 мм/год.
ГОСТ 9544-2015 устанавливает классы герметичности затворов для запорной арматуры. Стандарт распространяется на арматуру номинальных диаметров от DN 3 до DN 2400 на номинальные давления до PN 420. Данный стандарт соответствует в части требований к герметичности международному стандарту ISO 5208:2008.
Конструкция шпинделя (штока) определяет способ перемещения затвора и оказывает существенное влияние на удобство обслуживания и необходимое монтажное пространство.
Способ присоединения задвижки к трубопроводу выбирается в зависимости от DN, PN, требований к монтажу/демонтажу и рабочей среды. ГОСТ 5762-2002 предусматривает следующие виды присоединений:
При выборе задвижки для конкретного трубопровода необходимо учитывать совокупность факторов. Ниже приведён алгоритм подбора, основанный на инженерной практике и требованиях нормативной документации.
Шаг 1. Определить параметры трубопровода: DN, PN, рабочую среду, температуру, направление потока.
Шаг 2. Оценить характер рабочей среды: чистая, загрязнённая, абразивная, волокнистая, коррозионно-агрессивная.
Шаг 3. Определить требуемый класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 (или ISO 5208).
Шаг 4. Выбрать тип затвора: клиновой (для чистых сред при высоких P/T), параллельный (для пара, горячей воды с температурными перепадами), шиберный (для загрязнённых, волокнистых, абразивных сред).
Шаг 5. Выбрать материал корпуса и трима на основании рабочей среды, температуры и коррозионных условий.
Шаг 6. Определить тип шпинделя (выдвижной/невыдвижной) и тип присоединения (фланцевое, под приварку, межфланцевое).
Шаг 7. Выбрать тип привода: ручной (маховик, штурвал), механизированный (редуктор), электрический, пневматический, гидравлический.
Шаг 8. Проверить строительную длину по ГОСТ 3706 / ASME B16.10 / MSS SP-81 и монтажные габариты.
Принципиальное различие — в расположении уплотнительных поверхностей сёдел. В клиновой задвижке сёдла расположены под углом (2–5°), и затвор имеет форму клина, входящего между ними. В параллельной задвижке сёдла параллельны, а герметизация обеспечивается давлением рабочей среды и/или распорным механизмом. Параллельные задвижки менее подвержены заклиниванию при температурных перепадах, поэтому предпочтительны для паропроводов.
Нет, задвижки не предназначены для дросселирования потока. При частичном открытии возникает интенсивная вибрация затвора, кавитация и ускоренная эрозия уплотнительных поверхностей. Для регулирования расхода следует применять регулирующие клапаны (по ГОСТ Р 52720 / IEC 60534).
Для паропроводов рекомендуются задвижки с упругим или составным клином, а также параллельные задвижки. Жёсткий клин при высоких температурах может заклинить из-за температурных деформаций корпуса. Упругий клин компенсирует эти деформации за счёт собственной податливости, а составной клин обеспечивает самоустановку дисков по сёдлам. Для пара высоких параметров (давление ≥ PN 100, температура ≥ 400 °C) оптимальны параллельные задвижки с конструкцией pressure seal.
Заострённая кромка шибера разрезает волокнистые и вязкие включения в потоке, предотвращая застревание затвора. Полнопроходная конструкция исключает зоны застоя, в которых могут накапливаться твёрдые частицы. Кроме того, строительная длина шиберной задвижки в 2–3 раза меньше, чем у клиновой, что упрощает компоновку трубопровода. Для клиновых и параллельных задвижек абразивные среды противопоказаны — твёрдые частицы быстро разрушают уплотнительные поверхности сёдел и клина.
Класс A — самый жёсткий класс герметичности: видимая утечка через затвор не допускается. Испытания проводятся водой при давлении 1,1×PN или газообразной средой (воздух) при давлении 0,6 МПа. Этот класс обязателен для газопроводов, трубопроводов с токсичными и взрывоопасными средами. Стандарт соответствует ISO 5208:2008 (Rate A).
Выдвижной шпиндель (OS&Y — Outside Screw and Yoke) при открытии задвижки поднимается вверх, что позволяет визуально определить положение затвора. Ходовая резьба находится вне контакта с рабочей средой, что увеличивает ресурс. Недостаток — требуется значительное пространство над задвижкой (не менее одного DN). Невыдвижной шпиндель (NRS) вращается на месте; затвор перемещается по внутренней резьбе. Конструкция компактная, но резьба подвержена износу от контакта со средой, а положение затвора визуально не определяется.
Для клиновых и параллельных задвижек строительная длина (face-to-face) определяется по ГОСТ 3706 (отечественные типоразмеры) или ASME B16.10 (международная практика, для арматуры по API 600/6D). Для шиберных задвижек используется стандарт MSS SP-81 (типовые межфланцевые размеры). Соблюдение стандартной строительной длины обеспечивает взаимозаменяемость арматуры при замене без переделки трубопровода.
Задвижки DN ≥ 300 обычно оснащаются механизированными приводами, поскольку крутящий момент, необходимый для перемещения затвора, значительно превышает возможности ручного управления. Применяются: конические и червячные редукторы (для ручного управления с усилителем); электроприводы (наиболее распространённый вариант для автоматизированных систем); пневматические и гидравлические приводы (для быстрого срабатывания и аварийного отключения). Выбор типа привода определяется требованиями к скорости срабатывания, наличию источника энергии и степени автоматизации.
Данная статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Информация, изложенная в материале, не является руководством к проектированию, монтажу или эксплуатации трубопроводной арматуры и не заменяет действующие нормативные документы, проектную документацию и рекомендации производителей оборудования.
Автор и правообладатель не несут ответственности за возможные последствия использования данной информации при проектировании, подборе или эксплуатации оборудования. Для принятия инженерных решений необходимо обращаться к актуальным редакциям стандартов, технической документации производителей и квалифицированным специалистам.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.