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 системы водоснабжения

Арматура системы водоснабжения

Мы настолько привыкли к такому благу цивилизации, как горячая вода, что уже не задумываемся, откуда она берется. В городской квартире для этого достаточно просто открыть кран. А как же быть в загородном доме, коттедже? Ведь там, в отличие от квартиры, никто не нагревает для нас воду. Это придется делать самим. Однако и в этом случае сложного ничего нет. Надо только предусмотреть где, как, а главное, от чего будет нагреваться вода — разные способы нагрева ведут к различиям в используемой арматуре.

В этой статье мы рассмотрим лишь устройства косвенного нагрева, питающиеся от котла или электричества, и трубопроводную арматуру, необходимую для подвода воды от источника к потребителю, т.е. к нам с вами. Систему, представленную на схеме ниже, можно условно разделить на несколько частей: подача холодной воды до бойлера, горячей — от бойлера к потребителю, подача холодной воды потребителю. Циркуляции воды не происходит.

Шаровые краны

Своим названием и хорошими характеристиками кран обязан конструкции — внутри него находится шарик (как правило, из латуни) со сквозным каналом. Когда его направление совпадает с осью трубы — пропускная способность максимальна. При повороте шарика (с помощью штока и рукоятки) на 90° — кран закрывается.

Шаровой кран с ручкой «рычаг»

Почему лучше выбрать именно этот кран, а не задвижку или обыкновенный вентиль? Потому что он меньше задвижки, и на его рабочих поверхностях, в отличие от различных вентилей, при длительной работе в агрессивных средах (как наша вода) не возникают соляные отложения. У шаровых кранов высокая степень герметичности, долгий срок службы (в частности, из-за отсутствия резиновых прокладок), и ими удобно пользоваться. Шаровые краны выдерживают давление порядка 5 бар, максимальную температуру +90 градусов Цельсия и не требуют технического обслуживания.

Шаровой кран с ручкой «бабочка»

В процессе эксплуатации шаровой кран должен находиться только в полностью открытом или полностью закрытом положении. Использование его в качестве регулирующего устройства недопустимо, так как это приведет к быстрому износу.

У шарового крана несколько типов ручек. Название зависит от того, на что ручка похожа, к примеру на бабочку, рычаг и т.п. Для коттеджа лучше выбирать кран, изготовленный из латуни (например, марки J1C59-1). Он также может быть хромированным.

Схема горячего водоснабжения с обозначением основных узлов

Есть еще один маленький, но весьма важный нюанс — шаровые краны обязательно ставят на входе (в этом случае их называют вводными) холодного водоснабжения, чтобы обесточить всю систему в случае необходимости. На трубе они располагаются в любом положении, в местах, удобных для использования. Количество кранов зависит от поставленного оборудования. Так, из-за необходимости периодически заменять фильтр очистки, чтобы не разбирать систему полностью, кран ставят до и после фильтра (см. схему). Однако в этом случае возможно использование различных видов задвижек и заслонок.

Манометр

Большинство отечественных и импортных манометров изготавливают в соответствии с общепринятыми стандартами, поэтому манометры различных марок способны заменять друг друга. Различие лишь в цене прибора. Шкала прибора ограничена б барами, количество делений зависит от максимального значения. Но для рядового потребителя это особой роли не играет. При выборе манометра нужно знать лишь резьбу штуцера, чтобы не возникли проблемы с установкой.

Если манометр монтируют на трубу, следует продумать удобное расположение прибора, принимая также во внимание диаметр корпуса. Манометры ставят до и после фильтра, чтобы по разности показаний приборов узнать, засорен он или нет. Но возможно и опустить один манометр, если на редукторе давления, который ставят после фильтра, манометр уже имеется.

Сетчатый фильтр и фильтр тонкой очистки

Любые посторонние примеси в воде могут повредить не только трубы, но и арматуру, установленную на них. Засоренный кран начинает со временем капать, что приводит к потере до 150 л воды в месяц. Из-за протечек возникает гниль, появляются бактерии, начинается коррозия. Возможен даже разрыв системы. И всему виной жесткая, то есть содержащая известь, вода. Если вам кажется, что ваша вода идеальна, обратите внимание на плитку в ванной или душевую кабину — известняковые отложения на них прямо говорят об обратном.

Фильтр с функцией обратной промывки

Для очистки воды вводят фильтры. Например, обыкновенный механический фильтр грубой очистки избавит воду от песчинок, мелких осколков труб, окалины и других механических частиц. У некоторых фильтров имеется функция обратной промывки, т.е. они самоочищаются во время работы, что продлевает срок их службы. Обычно корпус делают из латуни, в состав которой входит цинк. В процессе работы возможно вымывание частиц цинка с внутренней поверхности прибора. Чтобы это предотвратить, лучше использовать фильтры из латуни, стойкой к дезоцинкованию (DZR-латунь). Такой материал гарантирует длительный срок эксплуатации.

Комбинированный водоразборный узел

Как правило, производители делают комбинированный водоразборный узел, объединяющий манометр, фильтр с обратной промывкой, редукционный клапан и запорный вентиль. Следует оговориться, что на питьевую воду также ставят фильтры тонкой очистки, задерживающие более мелкие частицы. Угольные фильтры способны очищать воду даже от микробов.

Редукционный клапан

Это устройство в случае бросков давления воды (приблизительно до 30% от номинала) понижает его до заданного уровня. Большинство редукционных клапанов исходно настроено на давление 3 бара. Чтобы изменить его, пользуются регулировочным винтом. Внутри прибора имеется мембрана, реагирующая на колебания давления в системе, и пружина, их компенсирующая. Редукционный клапан довольно громкий прибор, но некоторые производители особой формой редуктора добиваются уменьшения шума, связанного с его работой.

Редукционный клапан с манометром

Корпус клапана обычно латунный, иногда хромированный для продления срока службы. Некоторые выпускаются в сборе со специальными устройствами, к примеру, с манометром. Рабочая температура редуктора — до + 80 градусов Цельсия, а максимальное давление на выходе — порядка 6 бар. Это давление, которое способен выдержать бойлер (водонагреватель). Редуктор устанавливают на входе холодной воды в систему. Если подвод воды осуществляют не централизованно, а от скважины и давление не превышает 5 бар, то его можно не ставить.

Обратный клапан

Представляет собой небольшую «трубку» с затвором внутри, позволяющим воде течь только в одном направлении. Принцип действия обратного клапана можно сравнить с работой двери на пружине, которая пропускает человека, толкающего ее, только в одну сторону, а потом тут же закрывается.

Ставят их перед расширительным баком и перед термостатическим смесителем. Рабочая температура клапана — до 110 градусов Цельсия.

Сбросной клапан и расширительный бак (или гидробак)

Вода, нагреваясь в бойлере (водонагревателе), расширяется и увеличивается в объеме на 10-15%. Эту жидкость нужно куда-то убирать, чтобы давление в нагревательном приборе не превысило своего максимального значения 6 бар. Именно поэтому необходим расширительный бак. Его устанавливают на трубу, подающую холодную воду. Максимальные значения рабочего давления — 10 бар, а температуры — 99 градусов Цельсия.

В гидробаке имеются две полости — для жидкости и для воздуха, разделенные резиновой мембраной. При нагреве давление повышается, избыток воды поднимает мембрану в расширительном баке, сжимая воздух и занимая больший объем, то есть часть воды уходит в гидробак, что препятствует дальнейшему росту давления. При снижении давления в сети бак выдает в систему дополнительный объем жидкости, препятствуя дальнейшему уменьшению давления. Объем бака должен соответствовать 5% объема водонагревателя (бойлера).

Как правило, это баки на 5-30 литров. В верхней части гидробака предусмотрен ниппель, куда при необходимости вкручивают временно манометр для контроля давления или устройство для подкачки воздуха. До расширительного бака ставят сбросной клапан, или, как его еще называют, сбросник. Он не только понижает давление, выливая «лишнюю» воду, но и упрощает проблему снятия гибробака, например в случае его повреждения, — не надо разбирать всю систему. Сбросной клапан соединяют с канализацией либо напрямую, либо через сливную воронку (кран). Запрещено ставить любую арматуру между клапаном и расширительным баком. Сбросник запломбирован, его нельзя разбирать или пытаться регулировать. Это разрешается делать только специалисту.

Предохранительный клапан

Разницы между сбросным и предохранительным клапанами практически не существует. Оба прибора устанавливают перед расширительным баком и применяют для противодавления воды в трубах. Размер сбросного отверстия на один шаг больше, чем у присоединительного. Это необходимо для быстрого избавления от «лишней» воды. Пружину, находящуюся внутри клапана, делают из никелевой стали. Сам клапан лучше выбирать латунный. Его максимальная рабочая температура — 90 градусов Цельсия.

Выпускное давление, предусмотренное при изготовлении, от 1,5 до 6 бар. Запрессовкой предохранительной крышки клапан защищен от перенастройки установленного значения, — ее невозможно сделать, не нарушив целостность крышки. Если давление в трубе резко повышается и растет температура, клапан открывается, и вода сливается либо в воронку, либо в канализацию, тем самым выравнивая давление. Когда в системе есть какое-то нарушение, предохранительный клапан может подкапывать.

Предохранительный сбросной клапан

Но ничего страшного в этом нет. Насторожиться и искать причину следует лишь в том случае, если он начинает течь. Предохранительный клапан монтируют в любом положении на трубе в непосредственной близости от котла. Согласно правилам Ростехнадзора, запрещается устанавливать любую отсечную арматуру между клапаном и бойлером (водонагревателем).

Воздухоотводчик

Воздух в системах ведет к преждевременной коррозии материалов трубы и арматуры, вызывает шумы и создает воздушные пробки, препятствующие правильному течению воды и снижающие теплоотдачу. Его выпускают воздухоотводчиками как вручную (кран Маевского), так и автоматически. Конструкция воздухоотводчика, выпускающего только воздух, но не воду, очень проста. Внутри латунного корпуса свободно перемещается полый пластиковый поплавок, соединенный с золотником. При отсутствии воздуха в корпусе воздухоотводчика поплавок находится в крайнем верхнем положении, и золотник перекрывает отверстие воздушного штуцера, установленного в латунной крышке. Колпачок предохраняет воздушный канал от пыли и грязи, а также позволяет перекрывать воздухоотводчик при аварийных ситуациях и при монтажных работах.

Для демонтажа воздухоотводчика без опорожнения системы рекомендуется разместить перед ним отсекающий клапан. В его латунном корпусе расположен золотник, удерживаемый в верхнем положении пружиной. При установке воздухоотводчика в верхнюю резьбу отсекающего клапана золотник клапана открывается. Навинчивать воздухоотводчик следует рожковым ключом за шестигранник корпуса, расположенный под колбой. Нельзя зажимать его за колбу корпуса трубным рычажным ключом (КТР). Конструкция диктует вертикальный монтаж, иначе поплавок не будет работать. Воздухоотводчик устанавливают на водонагреватель (бойлер) — это, как правило, кран Маевского. У него максимальное давление срабатывания от 4 до 6 бар, а рабочая температура до 120 градусов Цельсия.

Термостатический смеситель

Температура воды, подаваемой от водонагревателя (бойлера), должна обязательно быть выше 75 градусов Цельсия, чтобы убить все болезнетворные микроорганизмы (легионеллы), содержащиеся в воде. Избежать ожогов в этом случае помогает термостатический смеситель. Он объединяет потоки горячей и холодной воды — и к потребителю поступает вода заданной температуры.

Термостаты могут быть уже настроены на определенное значение заводом-производителем или иметь диапазон регулировки (по запросу от 25 до 48 либо от 35 до 65 градусов Цельсия). От случайной переустановки защищает крышка. Прибор монтируют в любое положение. Корпус — хромированная латунь. Максимальный расход воды зависит от выбранной модели.

Термометр

Его ставят на трубу подачи горячей воды после термостатического смесителя. С его помощью регулируют температуру воды, которая идет к потребителю. Но его можно исключить из данной схемы, если термостат уже имеет автоматическую настройку, либо термометр закреплен на его корпусе. Существует несколько видов этих приборов, но в нашей схеме используются только механические. Другие термометры применять здесь просто нерационально.

Механические, или биметаллические, термометры работают на основе принципа изменения величины биметаллической спирали (ленты, пружины). При увеличении температуры пружина раскручивается (или скручивается) в зависимости от разности коэффициента теплового расширения металлов, из которых она сделана. Внутренний конец пружины прикреплен к корпусу, а ко второму ее концу приварена стрелка, которая отклоняется пропорционально изменению температуры. В зависимости от типа присоединения штока к корпусу термометры делятся на тыльные (осевые) и радиальные. Корпус термометра делают из хромированной или нержавеющей стали. Материал штока — латунь или нержавеющая сталь.

Коллекторы

Коллекторы, несмотря на свое название, ничего не собирают, а распределяют воду от основного трубопровода к потребителям. Их делают из специальной пищевой латуни, абсолютно безопасной для человека. Количество отводов обычно от 2 до 12, но бывает и больше — это зависит от размеров дома и его насыщенности отопительным и сантехническим оборудованием. Чтобы давление воды в коллекторе было постоянным, диаметр выходных отверстий приблизительно в три раза меньше диаметра входного. Чем длиннее коллектор и чем меньше его сечение, тем заметнее будут потери давления и разница в расходе.

Обычно ставят коллекторы на три четверти при малом числе потребителей. Если приборов, для которых подводят воду, много, то лучше поставить дюймовые. Диапазон рабочей температуры составляет от 5 до 100 градусов Цельсия, а рабочее давление — порядка 10 бар.

Так выглядит коллекторный узел в хорошем домике с подвалом, гаражом, бассейном, несколькими туалетами и ванными комнатами