Как правильно выбрать и установить задвижки для трубопроводов? Достоинства и недостатки, советы по установке

Статья расскажет все о трубопроводных задвижках, об их разновидностях, преимуществах и недостатках. Также о ремонте и профилактике, а еще поможет понять, как правильно выбирать запорные элементы.

Любая трубопроводная промышленная магистраль имеет ряд устройств, созданных, чтобы перекрывать движущуюся жидкость, газ, воздух или сыпучие материалы. Элементы могут целиком ограничивать движение веществ и частично. Их называют задвижками для трубопроводов.

Сфера применения

Задвижки применяются как запорные и регулирующие поток веществ элементы. В отдельных случаях помогают управлять подачей за счет уменьшения проходного диаметра трубы.

Такие устройства крайне редко встречаются в бытовом использовании. Часто они используются в жилищно-коммунальных хозяйствах или при транспортировке нефтегазовой, пищевой или химической промышленности.

Что такое задвижки

Задвижки — это разновидность запорных механизмов, используемых для ограничения или полного перекрытия подачи веществ. Расположены практически в каждом трубопроводе, диаметр которых составляет от 15 миллиметров до 2 метров. Такая арматура имеет несложную конструкцию, небольшую строительную длину, малое гидравлическое сопротивление. Подходит для использования на разных уровнях сложности и может управляться ручным способом или с помощью электрического привода.

Достоинства

Можно выделить следующие положительные моменты:

1. Простая конструкция. Корпус – часть, помещаемая в линию с помощью фланцевых или муфтовых резьбовых соединений, внутри которой находится запирающий элемент, при этом крышка прикрепляется посредством гаек или болтов, что делает установку, ремонт и демонтаж несложными процедурами.
2. Повышенные эксплуатационные характеристики. Задвижки могут выдерживать температуры от -60 до +560 С и обширный диапазон давлений. Они предназначены для работы с магистралями всех назначений с повышенным химическим воздействием передаваемой среды.
3. Задвижные арматуры подбираются по внутренним диаметрам труб, поэтому они не оказывают влияния на гидравлическое сопротивление. Заслонка перемещается плавно, благодаря чему гидравлический удар отсутствует. Конструкции устройств ориентированы на высокую герметичность.
4. Легкость в обслуживании. Несложно делать ремонт и монтаж, а при износе можно быстро снять и заменить на другие.
5. Долговечность. Все детали изготовлены из прочнейших материалов, поэтому способны исправно прослужить в течение длительного времени.

Недостатки

1. Из-за высокого веса элементов работа с узлами при большом диаметре трубы усложнена – может потребоваться больше работников или специальное подъемное оборудование.
2. Чугун не устойчив к коррозии, способен поддаваться ржавчине, покрываться налетом, что приводит к проблемам с герметизацией.
3. Чугунные задвижки хрупкие, что может привести к поломкам при сильных ударных воздействиях.

Задвижки разделяются в зависимости от вида клина и типа запорного механизма. Каждый вид имеет свои плюсы и минусы.

Клиновые

В зависимости от вида клина задвижки разделяеются на следующие виды:

Жесткий клин

Данный вид имеет сравнительно невысокую стоимость, жесткость, надежность и герметичность. Изготавливается высокоточным оборудованием. Устройство способно выдержать значительные перепады давления. Недостатки: сложно ремонтировать, а при высоких температурах задвижку может заклинить.

Клин с двумя дисками

Такой тип задвижек способен самоустановиться и обеспечить максимальную плотность ограничения прохода, исключив вероятность заклинивания.

К преимуществам относится отличная герметизация, малое усилие для перекрытия трубы, небольшой износ. Недостатки: сложны в изготовлении, из-за этого имеют высокую стоимость.

Упругий клин

Уплотнительные элементы в конструкциях перемещаются под небольшим углом, что обеспечивает качественное взаимодействие с седельным кольцом. Изготовление происходит и без высокоточного оборудования, также исключается вероятность заклинивания под воздействиями температур. Из недостатков отмечается склонность к увеличенной истираемости плоскостей.

Поворотные

Диск – запорное устройство, он расположен в центре трубы. При эксплуатации происходит разворот по оси, что приводит к ограничению проходящей среды.

Шиберные (параллельные)

Элемент запора изготовлен плоским диском, запирающим проход. В работе он опускается в специальные углубления в корпусе.

Шланговые

Когда система начинает работать, устройство затвора начинает сдавливать шланг из резины. За счет этого и происходит перекрытие канала.

Задвижка Лудло

Суть такого механизма заключается в параллельном двухдисковом устройстве, имеющим распорный клин. Технология используется уже более 100 лет по всему миру. Их изготавливают только из чугуна, и такие задвижки крайне долговечны.

Какие бывают

В зависимости от материала задвижки делятся на чугунные и стальные. У каждого из них есть свой перечень достоинств и недостатков.

Чугунные

По своей конструкции чугунные и стальные устройства схожи, состоят из однотипных частей.

Арматура из такого материала устанавливается в системе, которая предполагает малые динамические нагрузки и невысокие напряжения. Чугун легко подвергается коррозионному и окислительному воздействию, поэтому такие элементы используются в работе с химически неагрессивными веществами.

Стальные

Устройства из стали являются прочными, устойчивыми к коррозии, твердыми, жаропрочными. Также их можно эксплуатировать при воздействии широкого диапазона температур.

Механизмы оснащены специальными приводами для автоматизации процесса работы, которые находятся в труднодоступном месте.

Устройство задвижек

Задвижка – это корпус с крышкой, соединенные между собой. Корпус имеет патрубки, с помощью которых устройство врезают в трубу. По разновидностям присоединения задвижки делятся по типам:

Часто используются устройства, имеющие электропривод, позволяющий удаленно и оперативно ограничивать движение вещества.

Маркировка

Трубопроводная задвижная арматура маркируется согласно ГОСТ 4666-75, на корпусах или табличках. Указывается следующая информация:

1. Название организации.
2. Допустимая величина температуры и давления.
3. Диаметр трубы.
4. Знак качества, если есть.
5. При наличии материалов с особыми свойствами обозначение марки стали.

Как выбирать водяные

Для правильного выбора устройства стоит учитывать:

1. Область применения. Данные механизмы могут быть использованы в различных отраслях, и требования к ним также различаются.
2. Диаметр. Так, небольшие элементы обычно находят бытовое применение, а крупные – на магистралях в сфере нефти и газа.
3. Температура использования. Не каждая задвижка сможет выдерживать экстремальные температуры.
4. Показатель герметичности. В некоторых трубопроводах могут присутствовать горячие испарения, что требует использования задвижки более высокого класса герметичности.
5. Качество материала. Практически все современные элементы выполнены из чугуна или стали. Нужно учитывать особенности того и другого материала.
6. Известный производитель. Нужно учитывать стоимость и срок гарантии. Как правило, китайские производители предлагают невысокую стоимость при небольшом сроке использования.

Установка на водопроводе

Процесс соединения с водопроводом бывает нескольких вариантов. Зависит от диаметра и материала трубы.

Соединение с трубопроводом

Задвижки с трубопроводами могут соединяться несколькими способами:

1. Фланцевое соединение. Оно используется на трубах большого диаметра, с применением чугунной или стальной системы.
2. Муфтовое. Чаще всего его применяют к полиэтиленовым и ПВХ-трубам.
3. Раструбное. Используется к полиэтиленовым и ПВХ-системам.
4. Сварное. Считается самым надежным способом.

Соединение с металлической водопроводной трубой

Если есть необходимость установки задвижки на металлический трубопровод, действовать нужно так:

1. Вырезать часть трубопровода, соответствующую элементу, который нужно установить. Срез тщательно зачистить и прошлифовать.
2. Далее нарезать резьбу или приварить соединители – это зависит от выбранного типа соединений. Загерметизировать.
3. Установить на место по технологии в соответствии с типом соединения.

Монтаж в систему пластиковых труб

Когда требуется монтаж на пластиковую трубу, нужно выбрать способ сварки по пластику. Сначала надо подготовить место, куда нужно поставить задвижку, и просто зафиксировать ее на трубе, без каких-либо дополнительных манипуляций.

Нюансы установки в печные трубы

Задвижки в печные трубы устанавливаются при монтаже дымохода. Заранее при кладке кирпича делается специальное отверстие под арматуру, которую впоследствии нужно зафиксировать цементным раствором.

Ремонт

Если на диске обнаружены царапины, то допускается выполнение притира деталей. Для грубой притирки используется наждачная бумага, а завершающую подгонку можно выполнить с помощью пасты ГОИ.

При значительных повреждениях рекомендуется заменить механизм. Как правильно, ручная притирка в таких случаях не помогает.

Профилактика

Лучшими профилактическими действиями являются плановые осмотры и периодическая проверка работоспособности. Устройство должно регулярно очищаться, также нужно тщательно смазывать двигающиеся детали. Иногда задвижку рекомендуется промывать.

Чтобы обеспечить нормальную работу трубопровода, обязательно нужно установить запорную арматуру. Важнее всего – правильно выбрать подходящий механизм. Стоит брать в учет не только условия использования, но и саму конструкцию устройства. Это сможет влиять как на пропускную способность, так и на эффективную работу системы, а также долговечность задвижки. Материал устройства – тоже важный фактор, на который нужно обращать внимание при выборе элемента.

Полезное видео

Какими бывают задвижки для трубопроводов, устройство и принцип работы

Эксплуатация любой трубопроводной промышленной магистрали предусматривает наличие элементов, перекрывающих поток жидкости, газа, сыпучих материалов и других видов рабочих тел при необходимости обслуживания или ремонта. Функции запора и регулировки потока движущегося вещества в линиях выполняют задвижки для трубопроводов, имеющие различное назначение и конструктивное исполнение.

Область применения

Задвижки используют в качестве запорной и регулирующей поток арматуры в трубах, иногда с их помощью управляют объемом подачи за счет снижения условного диаметра прохода.

Задвижки редко применяются в быту, в основном они служат для регулировки водо- и газоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, в магистралях для транспортировки газа, нефти, пищевой и химической промышленности при подаче технологических компонентов в производственном процессе.

Запорные элементы используют на трубопроводах с большими условными диаметрами прохода, применяемые материалы изготовления – недорогие черные и цветные металлы в различных сочетаниях.

Рис.1 Задвижки для трубопроводов водоснабжения

Что такое задвижки: назначение и основные конструктивные элементы

Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия или регулирования потока вещества, проходящего по магистрали. Они могут работать в среде с газообразными, сыпучими, жидкими веществами различной вязкости и химической активности.

Основными конструктивными элементами в системе задвижки любой конструкции являются:

• Корпус. Состоит из основной части и крышки, первая помещается непосредственно в магистраль, а вторая служит для крепления и управления перемещением запорного элемента. Корпус выполняют из металла: стальных сплавов, нержавейки, латуни, алюминия, ковкого чугуна, последний покрывают антикоррозионными слюдосодержащими красками или эпоксидными грунтовками.
• Запор. Элемент (заслонка) имеет конструктивное исполнение в виде металлического клина, шибера, диска или гибкой трубы из эластичных материалов, для повышения герметичности металл иногда покрывают резиной (эластомер). При перемещении узел плотно входит в профильное седло, расположенное в корпусе, и герметично перекрывает канал.
• Приводная система. Предназначена для управления перемещением заслонки в узле, представлена механическими конструкциями в виде маховика, перемещающегося на выдвижном или стационарном штоке, также используются пневматический, электрический и гидравлический приводы.

Рис. 2 Трубопроводные задвижки из стали – параметры по ГОСТ 9698-86

Достоинства задвижек

Основные параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, используемые в промышленности изделия имеют следующие особенности:

• Простота конструкции. Корпус состоит из основной части, помещаемой в линию посредством фланцевого или муфтового резьбового (для малых диаметров) соединения, его крышка крепится гайками или болтами — это упрощает процедуру установки, демонтажа и ремонта устройства.
• Высокие технические характеристики. Задвижная арматура в зависимости от назначения и условий эксплуатации выдерживает рабочую температуру от -60 до +565 С., давление от 0,16 до 25 Мпа. (1, 6 — 250 бар.) в стальных конструкциях. При этом предел давлений для чугуна составляет 25 бар., для изделий из цветных металлов — 40 бар.

Рис. 3 Запорная чугунная фланцевая арматура

• Универсальность. Устройства могут работать в магистралях любого назначения с высокой химической активностью передаваемых веществ, рассчитаны на использование в трубопроводах диаметров от 15 до 2000 мм.
• Высокие гидравлические характеристики. Задвижные устройства подбирают по внутреннему диаметру трубопроводов, имеющему стандартные значения, поэтому они не влияют на гидравлическое сопротивление в линии. Плавное перемещение заслонки при перекрытии потока транспортируемого вещества позволяет избежать гидравлического удара в системе. Конструкция задвижных элементов и корпусного седла рассчитана на создание высокой герметичности перекрываемого канала.
• Хорошая ремонтопригодность. Монтаж и ремонт арматуры и фитингов с задвижками легко провести при наличии простого инструмента и комплектующих — разводных сантехнических ключей, прокладок. Заслонки и прокладки в случае износа просто снять и поменять на новые.
• Длительный срок службы. Корпусные детали и затворы изготавливаются из прочных долговечных материалов, рассчитанных на использование в конкретной рабочей среде, внутренние заслонки делают из коррозионно-устойчивых металлов — это существенно увеличивает их эксплуатационный срок.

Рис. 4 Задвижки для трубопроводов из цветных металлов

Минусы

При изготовлении запорной арматуры для удешевления часто используют чугун, подобные конструкции имеют следующие недостатки:

• Высокий вес задвижек затрудняет монтаж узлов при больших диаметрах трубопроводов — может понадобиться несколько рабочих или специальная подъемная техника для удержания массивной детали. К примеру, вес чугунного запора с условным проходом 1600 мм. Согласно ГОСТ 9698-86 составляет 10025 кг.
• Чугун относится к коррозионно неустойчивым материалам, со временем его внутренняя поверхность ржавеет, покрывается раковинами и известковым налетом — это приводит к нарушению герметизации при перекрытии потока.
• Еще к одним недостатком чугуна относится его хрупкость, приводящая к необратимой поломке изделия при сильных ударных воздействиях.
• Дешевое сальниковое уплотнение с набивкой, какое находит применение в бюджетных чугунных изделиях, не является достаточно герметичным по сравнению с современными торцевыми уплотнениями — в процессе его эксплуатации нередко возникают утечки транспортируемого вещества.

Рис. 5 Принцип работы затвора клинового типа

Задвижки для трубопроводов — виды и классификация

Задвижные узлы имеют разные конструктивные и физические параметры, по конструкции и классификации задвижек их подразделяют на следующие классы:

1. По технологии изготовления корпуса:

• Сварные.
• Литые — основной метод формообразования корпусов.
• Кованые или штампованные — технология применяется для создания высокопрочных корпусов, детали соединяются между собой сваркой.
• Комбинированные — производятся из кованых и штампованных деталей посредством сварки.

1. По типу уплотнения:

• Графитоармированные, жидкометаллические.
• Сальниковые — подвижной шпиндель или шток отделяется от рабочей среды сальниковой прокладкой, пропитанной маслом и сжатой накидной гайкой или специальной деталью – сальником.
• Сильфонные — герметичность достигается за счет использования гофрированных упругих оболочек из металлических и синтетических материалов.

Рис. 6 Разборка клиновидной системы (корпус, вид клина задвижки)

1. По типу передачи усилия к заслонке:

• Вращательное — применяется в ручных механических системах, где винтовой шпиндель перемещается за счет маховика.
• Поступательное — шток имеет цилиндрическую форму и перемещается за счет передачи ему усилия гидравлическим или электрическим способом.

1. По типу привода:

• Ручной — для передачи усилия используют маховик и шпиндель с резьбой.
• Электрический — управление задвижкой происходит перемещающимся шпинделем, который является якорем электрокатушки.
• Гидравлический — на подвижный шток с заслонкой, помещенный в герметичный цилиндр, оказывает давление гидравлическая жидкость.
• Пневматический — шпиндель передвигается за счет давления на его поверхность сжатого воздуха.

1. По конструктивному исполнению затворного узла:

• Клиновые. Затвор имеет клиновидную форму, при опускании располагается между двумя наклонными седельными поверхностями.
• Параллельные (одно- или двухдисковые, шиберные). Затворный элемент сделан в форме плоского диска или шибера, которые запирают канал, опускаясь в небольшие профильные углубления в корпусе.
• Шланговые. При работе системы затворный механизм сдавливает эластичный резиновый шланг, перекрывая тем самым канал движения вещества.
• Поворотные. Запорный элемент в виде диска располагается в канале трубы на его центральной линии, при работе он разворачивается вокруг центральной оси и перекрывает поток проходящего вещества.

Клиновые задвижки

Устройство задвижки данного типа представляет собой заслонку с расположенными под углом поверхностями, которая при отпускании располагается в клинообразном седельном гнезде.

Жесткий клин

Модель отличается невысокой стоимостью, простотой, жесткостью, надежностью и хорошими параметрами герметичности, при изготовлении требует использования высокоточного оборудования. Клин шарнирно подвешен к шпинделю, размещенному в верхней крышке, и опускается в канал по встроенным в корпус направляющим, система способна работать с большими перепадами давления. К недостаткам относится сложный ремонт и заклинивание при воздействии высоких температур в результате линейного расширения металла при нагревании.

Рис.8 Задвижки для трубопроводов клиновые — конструкция

Клин с двумя дисками

Клиновые задвижки для трубопроводов данного типа состоят из заслонки в виде двух размещенных под углом дисков с разжимной деталью между ними (имеет вид шарообразного грибка) — это позволяет ей самоустанавливаться, обеспечивая при этом высокую плотность перекрытия канала и исключая заклинивание.

Типы задвижек с двумя дисками имеют сложное конструктивное исполнение и соответственно дороги, их преимущества — малый износ затворных и седельных поверхностей за счет отсутствия контакта по пути перемещения, высокая степень герметизации, небольшое прилагаемое усилие для закрывания прохода.

Устройства выпускают только с выдвижным штоком, многие модели бывают с кольцевыми уплотнениями на затворных дисках, позволяющими повысить герметизацию прохода.

Рис. 9 Разновидности поворотных систем

Упругий клин

В данной конструкции привод затвора разрезан на две части и между ними расположен пружинящий элемент — это позволяет перемещаться уплотнительным элементам относительно друг друга на небольшой угол, обеспечивая тем самым лучший контакт с седельным кольцом. При изготовлении не требуется высокоточная подгонка, исключено высокотемпературное заклинивание, к недостаткам относится повышенная истираемость плоскостей клина в результате раннего вступления в контакт при опускании.

Поворотные

Устройство такого типа называют дисковым поворотным затвором, при работе диск располагается в потоке вещества и перемещается по его направлению. Диски используются в системах с диаметром трубопроводов до 1200 мм. при температурах среды от -200 до +450 С. и давлении до 600 бар. Устройство имеет простую конструкцию, малые размер и массу, хорошо герметизирует перекрываемый канал, легко ремонтируется. К недостаткам относят высокое сопротивление потоку, работу только в одну сторону, невозможность использования в среде с повышенной вязкостью и загрязненностью.

Параллельные (шиберные)

В шиберных задвижках устройствах поверхности седел и затворного диска параллельны, при опускании диск (шибер) герметично перекрывает проход за счет давления на его поверхность проводимой среды. К недостаткам относят большие энергозатраты на перемещение в результате трения уплотнительных колец седла и шибера на всем пути движения и соответственно повышенное истирание герметизирующих поверхностей. Используется при пониженных требованиях к герметичности, легко обслуживается и ремонтируется.

Рис.10 Шиберные параллельные задвижки

Шланговые

При транспортировке агрессивной химической среды в системе, задвижки должны иметь высокую защиту от коррозии — лучшим вариантом в этом случае является использование устройств шлангового типа. Узел имеет рабочий канал в виде эластичного гибкого шланга, который при перекрытии потока сжимается в средней части.

Рис. 11 Шланговый тип задвижки – принцип действия

Маркировка

Маркировка задвижной трубопроводной арматуры регламентируется в соответствии с ГОСТ 4666-75, она выполняется на корпусе или табличке с указанием следующих данных:

• наименование предприятия;
• давление, температура;
• проходной диаметр;
• марка стали в случае использования материалов со специальными свойствами (повышенной коррозионной, температурной стойкостью);
• знак качества при его наличии.

Рис. 12 Примеры маркировки

Монтаж запорной арматуры в системах водоснабжения

Установка задвижки в магистральный трубопровод промышленного назначения проводится квалифицированными специалистами, при этом наиболее часто используется соединение элементов друг с другом с помощью фланцев. При проведении работ в водопроводной магистрали действуют, соблюдая следующие особенности установки:

1. Съем запорной арматуры водопровода проводят только при отсутствии рабочей жидкости в системе, при необходимости трубы в местах соединений защищают от грязи, окалины, известкового налета.
2. Перед монтажом запорной арматуры проверяют качество фланцев — фланцевая шайба не должна иметь трещин, царапин, выемок и прочих дефектов.
3. Запорная арматура водопровода размещается на строго прямолинейной части магистрали и ровных участках земной поверхности — это позволяет избежать чрезмерных напряжений в местах изгибов и перекосов, вызывающих протечки. При монтаже тяжелых узлов используют дополнительные жесткие опоры.
4. При эксплуатации не допускается прилагать чрезмерное усилие к маховикам, посредством которых приводятся в действие запорные заслонки — это может привести к поломкам и трещинам.
5. Монтаж следует проводить с обвязкой мягким стропом, избегая крепления за шток или штурвал и стараясь не повредить защитное покрытие — это приводит к преждевременной коррозии. Падение с высоты и механические удары недопустимы.

Рис. 13 Способы монтажа и настройки запорных устройств

Перед выбором запорной арматуры необходимо учитывать ее характеристики в соответствии с ГОСТ — наиболее высокими параметрами обладают стальные промышленные изделия. Для бытового использования подходят задвижные узлы для трубопроводов из цветных металлов — они имеют небольшие размеры условного прохода и доступный монтаж с помощью резьбовых муфт.

Ознакомительное видео про задвижки для трубопроводов