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.

Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора

Термин «арматура», образовался от одноимённого латинского слова, обозначающего «снаряжение». Он применяется в различных сферах, но когда речь идёт об инженерных сетях, под этим словом следует понимать все вспомогательные элементы и устройства, которые не входят в комплектацию основного оборудования.

Трубопроводная арматура систем водоснабжения необходима для нормальной работы сети: её регулирования, ремонта и эксплуатационного обслуживания, а так же для элементарного запуска и выключения. Опираясь на видео в этой статье, мы рассмотрим, какие виды арматуры в водоснабжении используются, расскажем об их ассортименте, назначении и местах размещения.

Предохранительная арматура

Прежде всего, арматура для установки в системах водоснабжения, должна соответствовать нагрузкам, на которые рассчитан трубопровод: как внутренним, так и внешним. Она должна быть устойчивой к коррозии и явлениям кавитации, обладать соответствующими мощности сети гидродинамическим и гидравлическим свойствам, и обеспечивать полную герметичность.

Обратите внимание! Основными параметрами практически всех элементов являются два показателя. Первый — это условный проход (диаметр), размер которого устанавливается существующими стандартами. Второй – это условное давление. Данный показатель представляет собой максимальное давление, возникающее в сети, работающей при +20 градусах Цельсия.

Вся арматура делится на несколько групп, в каждую из которых входят детали, сходные по своему назначению. Давайте рассмотрим, что это за группы.

Вантуз: устройство для аэрации трубопровода

Под номером один в списке трубопроводной арматуры, идёт вантуз. Для водопровода — как, впрочем, и для канализации, этот прибор является обязательным элементом. Именно он предохраняет трубопровод от поломок, и обеспечивает стабильную циркуляцию в нём жидкости.

Всё дело в том, что воздух, находящийся в трубах, может вызывать немало проблем. Например: в момент увеличения давления он сжимается, а при его снижении происходит его резкое расширение, что вызывает такое явление, как гидроудар.

Кроме того, он собирается в верхней полости трубы, образуя в ней воздушную прослойку. Она, как пробка, способна полностью перекрыть сечение трубы, и сделать прохождение по ней воды невозможным.

• Вантуз выполняет несколько функций . Он автоматически удаляет скопившийся вверху воздух, а потому монтируется в самой высокой точке сети. При сливе воды из трубопровода, вантуз, наоборот впускает воздух — без него тоже никак нельзя, так как при его разрежении образуется вакуум.
• Вантузы, устанавливаемые на наружные трубопроводы , представляют собой чугунный корпус с располагающимся внутри него полимерным или стеклянным шаровым поплавком, и клапан, через который, собственно, и выходит воздух. Происходит это так: при накоплении вверху воздуха, поплавок опускается вниз и открывает клапан. Как только воздух вышел, занимаемое им пространство заполняется водой, которая поднимает поплавок, и клапан закрывается. По мере скопления новых порций воздуха, весь цикл повторяется. Кроме шарового, вантузы бывают ещё рычажными и мембранными.

Секция на трубу с воздухоотводящим клапаном

• Вантузы ставят не только на централизованных, но и на автономных трубопроводах . Они помогают устранить скачки давления, снижают энергопотребление насосного оборудования, замедляют процесс коррозии стенок труб. В сети, где больших объёмов воздуха не бывает, ставят не вантузы, а автоматические спускные клапаны, которые присоединяются к трубе через патрубок. На фото выше вы видите готовую торцевую секцию с клапаном для воздуха.

Клапаны противоударные и обратные

К категории предохранительной арматуры, внедряемой в водопроводные системы, относят клапаны различного назначения. Выше было сказано об аэрационном варианте, который либо является частью вантуза, либо может быть установлен отдельно. Но есть и предохранительные клапаны, задача которых состоит в том, чтобы не допустить случайного превышения давления в трубах.

Следствием такого превышения может явиться опять же гидравлический удар. В современных системах, оборудованных центробежными насосами, это может случиться элементарно из-за выключения электроэнергии, резкого закрытия водоразборной арматуры, или её неисправности. Во всех случаях характер гидроудара будет различным, но суть одна: он может привести к разрушению системы.

• Например, когда работающий насос резко остановился из-за прекращения подачи тока, вода по инерции продолжает какое-то время двигаться – во всяком случае, пока не закрыта задвижка. Затем, давление в трубе, подающей воду от насоса, резко снижается.
• Если на трубопроводе есть поворот или уклон, в этих местах может произойти разрыв потока, и вода начинает двигаться в обратном направлении – то есть, в сторону задвижки или насоса.
• В последнем случае, она доходит только до обратного клапана, установленного перед насосом. При этом вода, натыкаясь на преграду, образует ударную волну, способную захватить немалую часть сети. Как следствие, давление в ней резко повышается.
• Чтобы этого избежать, в начале подающего трубопровода, сразу после обратного клапана, ставят клапан противоударный. Применительно к крупным трубопроводам, его называют регулятором давления — именно его вы и видите на представленной выше картинке.

Противоударные и обратные клапана для крупных наружных трубопроводов делают в чугунном корпусе. Варианты для автономных сетей и внутренних систем изготавливаются чаще всего из латуни.

Арматура запорная и водозаборная

Ещё одной важнейшей составляющей трубопроводных систем, является запорно-регулирующая арматура систем водоснабжения. Её используют как для центральной регулировки работы трубопроводов, так и на отдельных его участках.

Задвижки и заслонки

Устройство, имеющее в своём корпусе подвижный элемент, который устанавливается либо по движению потока, либо поперёк него, называют задвижкой. Конструктивно они делятся на параллельные и клиновые. Рабочим органом первых являются два параллельных стальных диска. У клиновых задвижек внутри размещаются два размещаемых под углом стальных кольца.

• Как и у любого механизма, у задвижек есть свои недостатки. В частности, в момент движения рабочего элемента, его уплотняющие поверхности подвергаются сильному трению. В результате они довольно быстро изнашиваются, и перестают обеспечивать герметичность затвора. Данный недостаток, который в принципе, свойствен большинству видов арматуры, несколько ограничивает применение такой арматуры.
• Задвижки ставят только на крупные трубопроводы, диаметр которых превышает 50 мм. Именно в них, во избежание гидроудара, сечение трубопровода необходимо перекрывать медленно. На небольших трубопроводах устанавливают фланцевые вентили с плоским затвором, которые обеспечивают им полную герметичность.
• Если задвижки в основном чугунные, то вентили могут изготавливаться из латуни или нержавеющей стали. Заметим, что арматура для горячего водоснабжения отличается лишь тем, что её рабочие поверхности выполняются из материалов, устойчивых к высоким температурам. Но чаще всего задвижки и вентили бывают универсальными, что позволяет ставить их на любой трубопровод.

Дисковая заслонка для большого трубопровода

Есть ещё такой вид запорной арматуры, как заслонка. В ней труба перекрывается за счёт диска, вращающегося вокруг собственной оси. Благодаря такой простоте конструкции, а так же её компактности, заслонки имеют гораздо более широкое применение, и выпускаются для трубопроводов самого разного диаметра, вплоть до двухметрового.

При малом диаметре, управление заслонкой осуществляется вручную. В крупных водопроводных системах, они могут приводиться в движение посредством гидравлического, пневматического либо электрического привода. По способу присоединения к трубопроводу, заслонки делятся на бесфланцевые и фланцевые. Для систем транспортировки воды, чаще всего применяют второй вариант.

Краны

Наиболее применяемой в быту разновидностью запорной арматуры, которая может одновременно относиться и к арматуре водоразборной, являются краны. Их несомненным достоинством является простота и компактность конструкции, а так же возможность её ремонта.

В зависимости от назначения, кран может быть угловым, проходным, либо смесительным. У последнего, к центральному отверстию примыкают два патрубка, благодаря которым горячая и холодная вода может смешиваться.

Угловые и проходные краны очень удобны для подключения различного сантехнического оборудования: стиральных и посудомоечных машин, отопительных радиаторов, водонагревателей. Их выбор зависит, в основном, от конфигурации подводящего трубопровода. Ну а для чего нужны водоразборные краны, в том числе и смесительные, знают все.

• Несмотря на то, что с виду все краны разные, их конструкции аналогичны, и имеют лишь небольшие конструктивные отличия. В общих чертах, их структура такова: корпус с находящимся в нём запорным элементом, уплотнители, и одна или две ручки или вентили.
• Естественно, что корпуса кранов имеют различную конфигурацию, и зависит она от их назначения. Угловой кран формирует угол подвода, к примеру, к радиатору, а трёхпроходный (тройник) – обеспечивает разветвление трубопровода.
• В любом кране основной рабочей деталью является запирающий элемент, с помощью которого и перекрывается поток воды. Управление им осуществляется с помощью вентиля или ручки, а места сопряжения с корпусом изолируются резиновыми прокладками.
• Что касается рабочих деталей кранов, то они могут иметь самую разную конструкцию: в виде перекрывающего трубопровод диска, клапана или мембраны.
• Но наибольшую популярность приобрели шаровые краны, которые получили своё название из-за того, что запорный механизм имеет форму шара со сквозным отверстием. Сквозь него и движется вода, когда он находится в положении «открыто». Такие краны очень надёжны, и преимущественно используются в домах и квартирах.

Водоразборные краны ещё более разнообразны и по конфигурации корпуса, и по конструкции запорных элементов. К ним могут присоединяться гибкие или жёсткие патрубки, управление может производиться вентилями или поворотными рукоятками.

Тут и различные формы изливов, и насадки на них, способные либо выпрямить струю, либо раздробить её. Современная водоразборная арматура даже оснащается тепловыми, светолучевыми, или ультразвуковыми датчиками, а управление ею может осуществляться не только вручную, но и автоматически.

Пожарный гидрант в виде уличной колонки

К водоразборной арматуре так же относятся колонки, устанавливаемые на улицах, и пожарные гидранты, которые либо устанавливаются в колодец, либо могут совмещаться с колонкой.

Заключение

И в заключение нами будет дана небольшая инструкция, в которой изложены основные требования к размещению и монтажу арматуры. В наружных трубопроводах, где применяется чугунная арматура, отличающаяся большой массой, её установка должна осуществляться на прочные пьедесталы из кирпича или бетона.

В первую очередь должен быть изготовлен фундамент — укладывать задвижку или гидрант на грунт, чтобы затем подвести под неё основание, недопустимо. Если эта арматура устанавливается на полимерные трубы, то должно быть ещё произведено крепление врезными хомутами.

Врезной хомут для пластиковых труб

• Чаще всего, крупную трубопроводную арматуру размещают в колодцах (приямках, камерах). В этом случае, между её выступающими частями и дном приямка должно быть не менее 10 см, а стенками – 25 см.
• То же самое касается и фланцевых соединений. Кроме того, их расположение должно быть строго геометричным: параллельным друг другу, и перпендикулярным оси трубопровода. Никаких перекосов не допускается.
• Задвижка должна быть установлена так, чтобы обеспечить свободный доступ и вращение вентиля. Для гидранта нужно предусмотреть ещё и возможность свободного крепления наливного устройства (стендера).
• В колодцах, располагаемых в начале уклона или поворота трубопровода, обязательно должны устанавливаться вантузы. Проверка их работы, как и работы задвижек, осуществляется в процессе проведения гидравлических испытаний.

Установленная водопроводная арматура должна так же контролироваться визуально – на предмет отсутствия выбоин и трещин, а так же наличия качественного покрытия, защищающего её от коррозии.