Арматура на наружных водопроводных сетях

Материал водопроводных труб и типы их соединений

В современной практике строительства наружных водопроводов применяется широкий диапазон материалов для изготовления водопроводных труб.

На выбор типа материала труб существенное влияние оказывают следующие факторы:

— экология района прокладки: сейсмичность, санитарные условия, агрессивность грунтов и воды, климатические условия, гидрогеология грунтов, их механическая прочность;

— сроки эксплуатация труб;

— статические расчеты: внутреннего гидростатического давления в трубах, массы грунта и временных нагрузок, возможности образования вакуума в трубах.

С другой стороны, трубы должны легко и быстро монтироваться на строительной площадке и удовлетворять требованиям наибольшей экономичности.

Материал водопроводных труб	Типы соединений
Чугунные раструбные, d=50-120мм, L=2-10м	С асбестоцементной заделкой; на резиновых кольцах.
Асбестоцементные, d=100-500мм, L=3-5м	Асбестоцементные и металлические муфты с резиновыми кольцами
Стальные, d=50-150мм, L=4,5-12,5м	Сварка
Железобетонные d=500-1600мм, L=5м	Раструбные соединения с резиновыми кольцами
Пластмассовые: — из твердого поливинилхлорида, d до 240мм, L=1-3м; — из полиэтилена низкой и высокой плотности d до 600мм, L=5,5-12м	Клеевое в цилиндрический раструб; сварка в конический раструб, на фланцах.

Чугунные раструбные трубыс противокоррозийным покрытием, выполненным в заводских условиях, широко применяются при устройстве наружных водопроводов. Они долговечны, но плохо сопротивляются динамическим нагрузкам и требуют большого расхода металла.

Асбестоцементные трубыпрочны, стойки к коррозии, малотеплопроводны, имеют малую массу, но плохо сопротивляются ударам, динамическим нагрузкам и не экологичны.

Железобетонные напорные трубыизготавливаются в большом диапазоне диаметров на различные внутренние давления, широко применяются для прокладки магистральных водопроводов и водоводов.

Полиэтиленовые трубыстойки против коррозии, обладают небольшой массой, достаточно механически прочны, долговечны, но имеют большой коэффициент линейного расширения.

Стальные трубы электросварные, в системах водоснабжения применяют в основном для водоводов, работающих при значительных внутренних давлениях, а также для водопроводных линий при их укладке в сейсмических районах, при устройстве дюкеров.

При проектировании наружного водопровода в настоящее время ориентируются на применение напорных железобетонных и полиэтиленовых труб.

На наружных водопроводных сетях для обеспечения их правильной и надежной эксплуатации применяются следующие типы арматуры:

Тип арматуры	Арматура водопроводной сети
Запорно-регулирующая	Вентили (для d до 50мм). Задвижки (для d от 50мм и выше): — параллельные, клиновые, — с выдвижным и невыдвижным шпинделем, с ручным приводом, — с электро- и гидроприводом
Предохранительная	Предохранительные и обратные клапаны; редукционные клапаны; воздушные вантузы (для впуска выпуска воздуха)
Водоразборная	Водоразборные колонки; спускные краны (выпуски); пожарные гидранты (подземные и надземные)
Компенсаторы

С помощью задвижек,установленных на водопроводных линиях, можно, меняя степень их открытия, изменять расход воды в линиях или совсем прекращать в них движение воды для выключения на ремонт отдельных участков. Задвижки обычно устанавливают в колодцах.

Водоразборные колонкиустраивают для разбора воды из водопроводной сети жителями, проживающими в домах, не оборудованных внутренним водопроводом. Колонки устанавливают на прочном основании с обязательной отмосткой для отвода воды.

Пожарные гидрантыустанавливают на наружной водопроводной сети для целей пожаротушения. Более широкое применение имеют подземные гидранты, полностью располагаемые в колодцах. Гидранты размещают на сети на расстоянии 5 м от здания и 2,5 м от края проезжей части.

Предохранительные клапаныне допускают повышения давления в сети сверх допустимого.

Обратные клапаныдопускают движение воды только в одном направлении. Они применяются для оборудования напорных патрубков центробежных насосов.

Редукционные клапаныслужат для понижения давления на отдельных участках сети или на вводе водопровода в здание.

Компенсаторыпредставляют собой устройства, воспринимающие температурные удлинения металлических трубопроводов, если стыки труб сами их не компенсируют. Их устанавливают на стальных трубопроводах, прокладываемых в туннелях, в просадочных грунтах, при жесткой заделке концов стальных труб в стенки колодцев или резервуаров.

Спускные краны (выпуски)представляющие собой патрубок с задвижками, примыкающие к нижней части трубы, устанавливают на пониженных участках сети для их опорожнения, отключения на ремонт или промывки.

Воздушные вантузыустанавливают для удаления воздуха, скапливающегося в возвышенных точках водоводов и магистральной сети. Если воздух не будет удален, то могут образовываться «воздушные пробки», нарушающие работу трубопровода.

Арматура водопроводной сети

Вступление

Техническое значение слова арматура — это деталь или устройство, которое не входит в базовый комплект оборудования, но без которого это оборудование работать не может. Арматура водопроводной сети, как нельзя лучше, подтверждает это значение.

Арматура водопроводной сети это

Базовым оборудованием водопроводной сети являются водопроводные трубы. Именно по ним вода транспортируется в заданное место.

Однако трубопровод будет бесполезен, без водопроводной арматуры. С помощью неё мы можем перекрыть или открыть водопровод, защитить его от повышения давления, распределить воду по потребителям и решить массу других нужных задач.

Типы арматуры водопроводной сети

По своему назначению водопроводная арматура делится на следующие типы:

Запорная арматура. Это краны, клапаны (вентиля), задвижки и дисковые затворы.

Регулирующая. Это краны, клапаны (вентиля), дисковые задвижки.

Предохранительная. Это разнообразные предохранительные клапаны и предохранительные устройства (ИПУ, МРУ, МПУ).

Обратная арматура (обратного действия). Оборудование для автоматического предотвращения обратного потока воды. Примеры: обратный клапан, обратный затвор (захлопка).

Разделительная. В водопроводе разделяет воздух от воды. Пример: воздушный вантуз.

Комбинированная. Это варианты запорно–обратной, запорно–регулирующей арматуры.

Более подробно о терминах в ГОСТ Р 52720-2007 2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения».

Запорная арматура

Название данной арматур говорит само за себя.

У запорной арматуре относят:

Тип арматуры, предназначенный перекрывания потока воды или его регулирования механизмом вращения, вращающегося вокруг своей оси, произвольно к потоку.

• конусный (конический);
• натяжной конусный;
• конусный с подъёмом пробки;
• цилиндрический (пробковый кран);
• шаровой кран;
• сегментный шаровой;
• шаровой с плавающей пробкой;
• шаровой с пробкой в опорах;
• пробно–спускной.

Клапаны (вентиля)

В быту чаще используют термин вентиля. Они бывают:

• Запорные (клапан, вентиль)
• Регулирующие;
• Предохранительные;
• Клапан отсечной;
• Герметический (гермоклапан);
• Нормально-закрытый (НЗ);
• Нормально-открытый (НО);
• Электромагнитный.

Задвижки

Арматура в которой, запирающее или регулирующее устройство двигается перпендикулярно потоку воды.

Задвижка может быть:

• Клиновая;
• Поворотная;
• Параллельная;
• С выдвижным шпинделем (штоком);
• С невыдвижным штоком;
• Шиберная (шиберный ножевой затвор). Шибер – это пластина;
• Шланговая;
• Клиновая двух дисковая;
• С упругим клином;
• Параллельная двух дисковая.

Дисковые затворы

Вид арматуры, где запирающее или регулирующее устройство выполнено в форме диска. Диск поворачивается вокруг оси, перпендикулярной или под углом к потоку воды.

• без эксцентриситета;
• с эксцентриситетом.

Регулирующая арматура водопроводной сети

Данный тип арматуры регулирует параметры воды в водопроводе изменяя расход или меняя проходное сечение водопровода.

К регулирующей арматуре относятся:

• Регулирующий клапан (вариант комбинированной арматуры);
• Регуляторы:
• Давления;
• Регуляторы прямого и непрямого действия;
• Давления от себя;
• Регуляторы давления после себя;
• Квартирные регуляторы давления

Это вариант регулятора давления «после себя». Предназначены для монтажа в водопроводе квартир. Ограничивают и стабилизируют давление воды в системе. Перекрывают трубопровод при отключении воды.

• Регуляторы перепада давления, расхода, температуры, уровня;
• Различные комбинированные регуляторы.

Обратная арматура водопроводной сети

Данный тип арматуры предотвращает обратный поток воды в автоматическом режиме. В квартирах хорошо знаком по обратному клапану устанавливаемому при монтаже счётчика воды.

• Обратный клапан (ОК) и затвор (захлопка);
• Приёмный клапан — это обратный клапан, монтируемый перед насосом;
• Подъёмный ОК;
• Осесимметричный ОК;
• Невозвратно–запорный затвор;
• Невозвратно–управляемый затвор;
• Невозвратно–запорный клапан;
• Невозвратно–управляемый клапан;
• Отключающий, скоростной клапан;
• Обратный двустворчатый затвор.

Вывод

Как видите арматура водопроводной сети, даже в перечислении занимает много места. Ассортимент каждого вила арматуры ещё более разнообразен.

Запорно-регулирующая арматура для сетей водоснабжения и теплоснабжения

Надежная арматура является залогом беспроблемной эксплуатации сетей водо- и теплоснабжения. К арматуре относятся: соединительные элементы трубопроводов, тройники, фланцы, задвижки, шаровые краны и прочие элементы.

Согласно ГОСТ 24856–2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» известны следующие виды арматуры:

Основные виды:

• запорная арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды c определенной герметичностью;
• обратная арматура (арматура обратного действия) – предназначена для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды;
• предохранительная арматура – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса рабочей среды;
• распределительно-смесительная арматура (распределительная арматура, смесительная арматура) – предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;
• регулирующая арматура – предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода или проходного сечения;
• разделительная (фазоразделительная арматура) – предназначена для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях или с различной плотностью;
• отключающая арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды при превышении заданной величины скорости ее течения.

Комбинированная арматура:

• запорно-регулирующая арматура – совмещает функции запорной и регулирующей арматуры;
• невозвратно-запорная арматура – обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие или ограничение хода запирающего элемента;
• невозвратно-управляемая арматура – обратная арматура, в которой могут быть осуществлены принудительное открытие, закрытие или ограничение хода запирающего элемента арматуры.

Арматура также разделяется в зависимости от назначения:

• спускная арматура (дренажная арматура) – предназначена для сброса рабочей среды из систем трубопроводов;
• конденсатоотводчик – предназначен для удаления конденсата;
• защитная арматура (отключающая арматура) – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока;
• редукционная арматура (дроссельная арматура) – предназначена для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части;
• контрольная арматура – предназначена для управления поступлением рабочей среды в контрольно-измерительную аппаратуру, приборы.

В системах тепло- и водоснабжения как в промышленности, так и в сфере ЖКХ наибольшее распространение получила запорно-регулирующая арматура.

Вентиль запорный

К запорно-регулирующей арматуре относятся: вентили, задвижки, дисковые поворотные затворы, шаровые краны, предназначенные для перекрытия потока или изменения направления потока.

Запорная и регулирующая арматура монтируется:

• на производственном трубопроводе для обеспечения двухсторонней подачи воды к оборудованию;
• на пожарных стояках с пятью и более пожарными кранами;
• на стояках хозяйственно-питьевой сети в зданиях высотой три этажа и более;
• на ответвлениях от магистральных линий для обеспечения отключения при проведении ремонта отдельных участков;
• на рукавах в каждую квартиру;
• на подводках к смывным бачкам;
• на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;
• после регулятора давления.

Следует помнить, что к арматуре, устанавливаемой на сетях тепло- и водоснабжения, а также во внутридомовых системах, должен быть обеспечен легкий доступ для службы эксплуатации.

Для сетей в местах установки арматуры всегда должны устраиваться смотровые колодцы или люки, при скрытом размещении арматуры внутри здания – смотровые лючки.

Рассмотрим подробнее типы арматуры.

Вентиль (клапан) – тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Основными конструктивными элементами запорного вентиля являются: золотник, шпиндель, корпус с сальниковым или сильфонным уплотнением и бугельный узел. Устройство крепится на трубопроводе посредством резьбового или фланцевого соединения. Вращательное движение шпинделя в ходовой гайке преобразуется в поступательное движение золотника (тарелки клапана). В крайнем нижнем положении последний перекрывает седло, препятствуя прохождению потока рабочей среды. Перемещение запирающего элемента может передаваться и от штока, к которому прикладывается усилие маховика.

Для обеспечения герметичности при перекрытии потока на затворе вентиля закрепляется полимерная или резиновая прокладка, в высококачественных клапанах герметичность достигается уплотнением затвора «металл–металл» за счет тщательной притирки затвора и седла.

Вентиль с перпендикулярным расположением штока относительно оси потока рабочей среды называется прямым, с наклонным расположением штока – косым: он характеризуется меньшим гидравлическим сопротивлением.

Преимущества вентиля:

• отсутствие трения уплотнительных поверхностей в момент закрытия, так как затвор двигается перпендикулярно среде;
• небольшая высота.

Недостатки вентиля:

• большая строительная длина;
• небольшое проходное отверстие;
• эксплуатация только при определенном направлении рабочей среды.

Задвижки устанавливаются на трубопроводах для прекращения подачи воды и отключения отдельных участков сети. Также используются для регулирования расхода воды посредством изменения площади сечения отверстия задвижки. Основное конструктивное отличие задвижки от шарового крана или дискового поворотного затвора заключается в плоском затворе, который закреплен на резьбовом штоке и перемещается перпендикулярно оси потока. Задвижки всегда устанавливаются перпендикулярно движению потока воды. При изготовлении задвижек используется сталь или чугун.

Задвижки бывают параллельные и клиновые.

Корпус параллельной задвижки изготавливают из чугуна или из стали с фланцами и выдвижным или невыдвижным штоком. Параллельные задвижки состоят из двух дисков и расположенных между ними односторонних скошенных клиньев. Вращение маховика, связанного со шпинделем, поднимает диски (открывает задвижку) или опускает диски (закрывает задвижку). Для обеспечения более плотного закрытия клинья при опускании дисков раздвигаются и прижимают диски к гнездам. Параллельные задвижки используют при малых давлениях воды – как правило, не более 10 бар.

Параллельная задвижка. Задвижка включает: 1 – запорный элемент (клиновый или параллельный); 2 – корпус стальной или чугунный; 3 – крышка корпуса чугунная или стальная; 4 – шток резьбовой (стальной); 5 – маховик, редукторный привод или электропривод

Клиновые задвижки изготовляются в полупроходном исполнении с невыдвижным штоком. Плотность перекрытия потока обеспечивается за счет уплотнения «металл–металл» или «металл–резина».

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полном открытии затвора;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• отсутствие поворота рабочей среды;
• широкая линейка типоразмеров.

Недостатки задвижек:

• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания в аварийной ситуации;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды;
• возможность гидравлического удара в конце хода запорных дисков;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки;
• большая строительная высота и масса.

При появлении шаровых кранов и дисковых поворотных затворов задвижки применяются реже.

По конструкции дисковый поворотный затвор – это короткий отрезок трубы с регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси и расположенного перпендикулярно к оси прохода. Для герметичности применяются металлические или мягкие резиновые кольца. Принцип работы дисковых поворотных затворов заключается в том, что поворотный диск прижимается к уплотняющей поверхности седла внутри корпуса, преграждает путь потоку воды, а при повороте диска на 90° вода свободно проходит через затвор.

Клиновая задвижка

Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, но затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Управление дисковыми поворотными затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Дисковый поворотный затвор

Преимущество дисковых поворотных затворов:

• малый вес, малая строительная длина;
• герметичное перекрытие потока в обоих направлениях;
• небольшое сопротивление, оказываемое поворотным затвором потоку рабочей среды (высокое значение коэффициента K_v);
• сменное седловое уплотнение;
• большой диаметр прохода;
• долговечность. При правильной эксплуатации срок службы – 30 лет;
• запорная и регулирующая функции.

Недостатки дисковых поворотных затворов:

• бoльшие потери напора, чем при установке обычных задвижек;
• пониженная герметичность;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Основные параметры дисковых поворотных затворов регламентируются ГОСТ 25923–89 «Затворы дисковые регулирующие. Ос-новные параметры» и ГОСТ Р25923–89 «Арматура трубопроводная. Затворы дисковые. Общие технические условия».

Шаровой кран – трубопроводная арматура, имеющая запорный или регулировочный узел в форме шара (сферы), используется для перекрытия потока воды, изменения направления потока. Запорным элементом является шар, выполненный из нержавеющей стали и имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды. Существуют два типа шаровых кранов – с плавающим шаром и с шаром в опорах.

Шаровой кран

Шаровые краны с плавающим шаром используются в трубопроводах с низким давлением и температурой.

Шаровые краны с шаром в опорах используются в трубопроводах больших диаметров с высоким давлением. Перепад давления воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами.

Проходной кран

Изменение направления потока воды происходит с помощью затвора, который можно повернуть на 90°. При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия, в этом случае поток будет полностью перекрыт.

Угловой кран

На магистральных водопроводах используются шаровые краны, рассчитанные на высокое давление.

Существует три типа шаровых кранов:

1. Проходной кран – направление потока не изменяется.

2. Угловой кран – направление потока изменяется на 90°.

3. Трехходовой кран имеет один входной и два выходных канала.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшие масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации;
• широкая линейка типоразмеров по способу монтажа (фланцевое, муфтовое, под приварку), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Недостатки шаровых кранов:

• повышенные требования к чистоте рабочей среды;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении.

Трехходовой кран

Проведя анализ современной запорно-регулирующей арматуры, в заключении можно отметить, что каждый из рассмотренных типов арматуры обладает преимуществами и недостатками, зная которые, можно определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.