Что такое задвижка на трубопроводе

Для кого статья: инженеры, строители, сварщики ПНД
Время чтения: ~ 13 минут
Дата публикации: 12.11.2024 г.
Автор Антон Федин
Руководитель Наружные трубопроводы

Задвижка на трубопроводе — это разновидность запорной арматуры, с помощью которой перекрывают поток транспортируемой по трубе среды. Ее устанавливают на магистральные инженерные системы. Благодаря этим механизмам можно включать и выключать подачу жидкости или газа в разные сегменты сети, подключать дополнительное оборудование и резервуары, проводить регламентные работы и ремонт.

В этом материале рассмотрим подробнее, что из себя представляет задвижка и какие виды запорной арматуры предлагают производители.

Конструктивные особенности

Классическая задвижка для трубопровода состоит из таких элементов:

• Корпус — в нем установлены подвижные элементы механизма, есть патрубки или фланцы для крепления на трубе и отверстие для рабочей среды. Корпус защищает подвижные детали от внешних воздействий и выдерживает давление жидкости или газа внутри. Его делают максимально прочным и покрывают специальными составами для защиты от коррозии.
• Крышка — съемный элемент корпуса, размещенный в верхней части. Необходим для получения доступа к внутренним компонентам для их ремонта или замены.
• Затвор — главный рабочий элемент задвижки. В закрытом состоянии он перекрывает проходное отверстие и не дает рабочей среде протекать сквозь арматуру. Эта деталь может иметь форму клина или пластины. Для дополнительной герметизации в местах прилегания затвора к корпусу предусмотрены эластичные уплотнители.
• Шпиндель — стальной шток, соединенный с затвором. При его вращении рабочий элемент становится в положение «закрыто» или «открыто». Он может быть стационарным или выдвижным в зависимости от конструкции арматуры.
• Средства управления — в самом простом случае для прокрутки шпинделя используется поворотная рукоятка. Также вместо нее устанавливают электрические или пневматические приводы. Для уменьшения прилагаемого усилия в механизм управления встраивают редуктор.

Принцип работы арматуры достаточно простой и состоит из таких стадий:

1. В положении «открыто» клиновидная задвижка или шибер не перекрывают проходное отверстие. Поток транспортируемой среды беспрепятственно проходит через корпус.
2. При вращении рукоятки или подачи управляющего сигнала на привод шпиндель начинает вращаться и перемещает затвор. Он занимает положение «закрыто» и полностью герметизирует проходное отверстие. Поток рабочей жидкости или газа перекрывается.
3. Для повторного включения нужно вращать рукоятку или привод в обратном направлении. Затвор поднимается и освобождает отверстие. Рабочая среда снова начнет двигаться через корпус арматуры.

Преимущества и недостатки задвижек

Рассматриваемая запорная арматура имеет несколько плюсов:

• Ее устанавливают на трубопроводы с любой рабочей средой, неагрессивной к материалу задвижки. Для труб, по которым прокачивают ГСМ, нефтепродукты и некоторые виды газов делают арматуру из коррозионностойких материалов.
• Задвижки подходят для инженерных сетей, по которым протекает среда с большим давлением и температурой. Во избежание поломок нужно правильно подбирать характеристики этих механизмов на основании спецификации к проекту.
• Конструктивные особенности корпуса уменьшают гидравлическое сопротивление, которое арматура создает в трубопроводе. В открытом положении затвор находится вне потока жидкости, поэтому задвижки подходят для систем, в которых рабочая среда движется с высокой скоростью
• При открывании и закрывании задвижка перекрывает проходное отверстие постепенно, что исключает возникновение гидравлических ударов.

Из-за больших размеров корпуса эти механизмы сложно устанавливать в ограниченном пространстве. Шпинделем с управляющей рукояткой неудобно пользоваться в трубопроводных лотках, колодцах. Кроме того, задвижка медленно перекрывает поток рабочей среды, так как для перемещения затвора в положение «закрыто» нужно совершить несколько оборотов.

Сферы применения

Задвижки универсальны и просты в использовании, поэтому их часто используют при прокладке трубопроводов разного назначения. Их устанавливают на трубы, по которым прокачивают нефть и газ, питьевую и техническую воду, теплоносители, пар, вязкие жидкости и вещества с твердыми частицами.

В зависимости от планируемого способа применения различают такие виды арматуры:

• Водопроводные — их монтируют в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, технических инженерных коммуникациях. Они перекрывают поток, чтобы отремонтировать часть труб, отключить потребителей для регламентного обслуживания системы.
• Пожарные — применяют для подачи воды в системы пожаротушения и для подключения пожарных гидрантов.
• Отопительные — предназначены для трубопроводов, по которым подают теплоноситель от централизованных котельных. Они выдерживают очень высокую температуру и давление.
• Канализационные — предназначены для безопасной эксплуатации систем водоотведения. В таких сетях обычно применяются шиберные устройства, специально предназначенные для работы с вязкими средами, такими как сточные воды с высоким содержанием твердых частиц.
• Газовые — отличаются повышенной герметичностью, чтобы избежать утечки газа в процессе эксплуатации трубопровода.

Разновидности задвижек

Производители запорной арматуры предлагают потребителям разные задвижки, которые отличаются друг от друга конструктивными особенностями и назначением.

Рассмотрим основные критерии классификации.

Материал корпуса

Рабочая среда в трубопроводе большого диаметра находится под высоким давлением, что может привести к поломке арматуры. При этом на инженерные коммуникации оказывается также внешние воздействия. По этой причине материалы для изготовления корпусов подбирают с учетом их прочности и коррозийной стойкости.

В строительстве популярны такие разновидности:

• Чугун — корпуса делают из особого сплава с добавлением шарового графита. Это относительно недорогой материал для задвижек в ЖКХ. Их производят методом литья и покрывают эпоксидными составами, чтобы избежать коррозии при контакте с водой, кислородом и агрессивными веществами.
• Углеродистые сплавы и нержавеющая сталь — наиболее популярный материал для корпусов и деталей запорной арматуры. Сталь хорошо выдерживает температурные колебания и механические воздействия. Производители используют сплавы различных типов в зависимости от требуемых характеристик задвижек. Для защиты от коррозии применяют особые лакокрасочные покрытия. Нержавейка, ввиду высокой цены, подходит для систем, по которым протекают агрессивные вещества.
• Латунь — из этого материала делают задвижки для трубопроводов среднего и малого диаметра. Этот сплав не подвержен коррозии и имеет большой срок службы, но обходится дешевле нержавеющих сталей.

Материал уплотнителя

Герметизирующие прокладки необходимы в местах прилегания затвора к корпусу, чтобы избежать утечки жидкости в закрытом состоянии. Для их изготовления используют жесткие и эластичные материалы.

Наиболее популярен синтетический каучук. Он хорошо переносит высокое давление, механические воздействия и контакт с химическими веществами. Если по трубам транспортируют кислотную среду, в задвижках устанавливают уплотнители из фторкаучука.

В некоторых моделях уплотнение производится путем наплавки латуни или стали на корпус. В процессе производства седло точно подгоняют под затвор, чтобы избежать протеканий.

Тип затвора

Основным рабочим элементом арматуры является затвор. От его типа зависит способность механизма плотно перекрывать поток рабочей среды с определенными характеристиками. Он влияет также на срок эксплуатации и особенности обслуживания задвижки во время использования.

Производители предлагают такие разновидности:

• Клиновый — наиболее распространенный вариант. Клин делают из чугуна, стали или латуни, дополнительно сверху могут покрывать слоем резины. При вращении шпинделя он опускается поперек проходного отверстия и упирается в седло корпуса. Арматура этого типа надежна и герметична. Минус — возможность заклинивания в закрытом состоянии.
• Параллельный — запирающий элемент представляет собой два диска, которые перемещаются вверх и вниз в корпусе, закрывая или открывая поток. Они герметично перекрывают проходное отверстие, меньше изнашиваются в процессе эксплуатации и реже заклинивают.
• Шиберный — затвор имеет форму металлической пластины с острым краем. Такие задвижки используют в канализационных системах и в трубопроводах, по которым протекают загрязненные или вязкие среды. Благодаря острой кромке рабочий элемент рассекает волокна и твердые комки при закрывании.
• Шаровые — конструктивно напоминают классический шаровый кран. В открытом состоянии отверстие в сферическом запорном элементе располагается параллельно потоку и пропускает его. В закрытом оно располагается перпендикулярно оси, что полностью исключает протечки.

Способ управления

Управлять задвижкой можно вручную с помощью маховика. Рукоятка круглой формы закреплена на шпинделе. При его вращении по часовой стрелке запорный элемент опускается, а против — поднимается.

В арматуре больших диаметров для этого нужно прилагать большое усилие. Чтобы снизить его, в конструкции устанавливают редуктор.

Для автоматизации на задвижки монтируют электрические приводы. Они представляют собой электромоторы, которые вращают шпиндель в нужном направлении. Команды подают с помощью кнопок или дистанционным способом.

Кроме того, возможна установка пневматических и гидравлических приводов, но эти варианты встречаются редко.

Номинальное давление

Задвижки при строительстве трубопроводов подбирают с учетом давления, под которым находится транспортируемая среда. Если характеристики арматуры не будут соответствовать параметрам инженерной сети, корпус лопнет, что приведет к утечке жидкости или газа.

Номинальное давление изделия указывают в маркировке и технической документации. Его обозначают буквами РУ или PN. Цифра обозначает предельную величину в кгс на см2.

Наиболее распространенные модели:

• РУ 4 — рассчитаны на трубопроводы, работающие с минимальным давлением до 4 кгс/см3;
• РУ 10 — арматура, которую можно устанавливать на трубопроводы с внутренним давлением до 10 кгс/см2;
• РУ 25 — прочные изделия для высоконагруженных систем, которые не ломаются под нагрузкой до 25 кгс/см2.

Обратите внимание, что задвижки подбирают не только с учетом давления. Обязательно принимают во внимание температуру жидкости или газа.

Предельные температуры

Для эксплуатации задвижек важны внешние условия, то есть их климатическое исполнение, а также температура жидкости или газа внутри. С учетом этих параметров подбирают материалы для изготовления корпуса и внутренних элементов.

Например, чугунная арматура становится хрупкой при сильном охлаждении и может разломиться при ударе. Поэтому ее эксплуатируют при температурах не ниже — 15°С. Стальные сплавы можно охлаждать до – 40°С без потери их свойств. Поэтому они подходят для более суровых условий эксплуатации.

Максимальная температура также важна. Чугунные корпуса сохраняют свойства при транспортировке потока до + 80°С. Сталь с жаропрочными добавками или легирующими компонентами выдерживает нагрев до + 450°С.

При покупке учитывают климатическое исполнение арматуры. Оно обозначается в маркировке символами У1, УХЛ1 и другими. Расшифровку каждой аббревиатуры можно найти в ГОСТ 15150–69.

Размеры

Задвижки для труб подбирают с учетом их диаметра. От этого зависит, можно ли подключить арматуру с помощью фланца или патрубка к имеющейся инженерной сети. Также важны следующие параметры:

• Размеры корпуса — от них зависит, поместится ли задвижка в выделенном для ее установки пространстве;
• Номинальный диаметр — его обозначают буквами DN или ДУ. Он должен совпадать с аналогичным параметром трубы, к которой подключают механизм.

Класс герметичности

Его определяют согласно действующим ГОСТ в ходе испытаний. Чем большим будет класс герметичности, тем надежнее получится инженерная инфраструктура.

Маркировка А говорит о том, что в закрытом состоянии никаких утечек не допускается. Большая часть запорной арматуры соответствует этому классу.

Также ГОСТ 9544–2015 предусматривает другие классы герметичности от B до D. Однако такие задвижки не будут достаточно надежными.

По исполнению шпинделя

Для строительства трубопроводных коммуникаций используют арматуру с двумя типами шпинделей:

• Выдвижной — при перемещении затвора в положение «открыто» шпиндель выдвигается вверх за пределы корпуса. Из-за этого его габариты увеличиваются.

Плюс этой конструкции — повышенная устойчивость к износу, так как основные элементы не контактируют с потоком. Однако в этом случае арматуру нельзя установить в ограниченном пространстве.

• Невыдвижной — он всегда располагается в корпусе задвижки. Эти модели используют, когда в месте установки недостаточно места для размещения шпинделя в открытом состоянии.

Минус в том, что в случае поломки придется снимать крышку и разбирать весь механизм, что увеличивает затраты на обслуживание.

Хранение и монтаж задвижек

Для сохранения целостности арматуры необходимо соблюдать предусмотренные производителем правила при ее транспортировке и хранении. Для этого нужно использовать заводскую упаковку или чистую тару, которая по размеру соответствует задвижке.

Способ установки зависит от типа присоединительных элементов:

• Фланец — арматуру крепят к трубе с помощью плоских площадок с отверстиями и болтов с гайками. Так устанавливают большие по размеру корпуса, получая разборное соединение.
• Резьба и муфты — этим способом монтируют изделия среднего диаметра. Для крепления муфту накручивают на резьбу трубы и задвижки. Получается разъемное соединение.
• Сварка — редкий способ монтажа. Для установки задвижку приваривают к торцам трубы. Получается неразборное соединение, для замены изделия при его поломке придется резать трубопровод.

Выводы

Задвижки — обязательный элемент любой трубопроводной системы среднего и большого диаметра. Для повышения надежности и удобства эксплуатации необходимо правильно подобрать арматуру по характеристикам. Помочь в этом может спецификация в проектной документации или консультации наших менеджеров.

В интернет-магазине Наружные трубопроводы представлены фланцевые задвижки всех размеров.