Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора

Запорная водопроводная арматура в ассортименте

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.

Аэрационная арматура: вантузы

• 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 водоразборная

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.

Обратите внимание! Если седло задвижки соответствует диаметру трубы, то она является полнопроходной. Но есть варианты, когда внутри задвижки имеется сужение. Оно уменьшает амплитуду движения выдвижного шпинделя, и позволяет уменьшить размер запирающей арматуры в целом.

• 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.

Какая запорная арматура для трубопроводов есть на рынке и какую лучше использовать

Функционирование трубопровода требует его постоянного обслуживания. Для этого используют разные виды трубопроводной арматуры — предохранительную, спускную, запорную и т.д. К примеру, чтобы частично или полностью перекрыть движение рабочей среды в системе, применяют запорную арматуру для трубопроводов. О характеристиках и типах арматуры трубопроводов будет рассказано в этой статье.

Виды арматуры для трубопроводов

Выделяют следующие виды трубной арматуры:

• регулирующая;
• запорно-регулирующая;
• невозвратно-запорная;
• запорная;
• предохранительная;
• обратная;
• невозвратно-управляемая;
• смесительно-распределительная;
• дренажная (спускная);
• отводная;
• отключающая (защитная);
• редукционная (дроссельная);
• фазоразделительная;
• контрольная.

Как нетрудно догадаться, каждая разновидность продукции предназначена для определённых целей, которым соответствует и устройство трубопроводной арматуры.

Например, запорную трубопроводную арматуру используют для перекрытия движения рабочей среды (или совокупности сред) с целью проведения профилактических работ в сети.

Предохранители служат для защиты трубопровода от превышения рабочего давления, в результате которого система может выйти из строя, путём сброса излишков перемещаемой среды.

Регулирующая арматура предназначена для поддержания нужного количества носителя с помощью изменения его расхода.

Возникновение возвратного потока, снижающего производительность системы, предотвращается обратными элементами (в частности, невозвратно-запорными и невозвратно-управляемыми).

Сброс из трубопроводной системы рабочей среды осуществляется путём использования спусковых, или дренажных, приспособлений.

Разделение фаз (при условии, что в трубах перемещается несколько фазовых состояний среды) производится при помощи фазоразделительных элементов.

Рабочее давление в системе при необходимости снижается благодаря применению редукционной арматуры.

Типы трубопроводной арматуры

Сфера использования арматуры для трубопроводов достаточно широка, она используется во всех типах промышленных трубопроводов, в том числе и в технологически опасных производствах (при перемещении ядовитых, взрывчатых, экологически опасных веществ). Поэтому характеристики трубопроводной арматуры должны полностью соответствовать государственным стандартам безопасности. Обычно производством таких изделий занимаются крупные предприятия.

Сообразуясь с планируемым применением трубной арматуры, выделяют продукцию:

1. Общетехнического применения.
2. Для особых условий.
3. Промышленную специальную.
4. Судовую и транспортную.
5. Промышленную сантехническую.

Изделия общего назначения производятся серийно и могут применяться в любой сфере производства.

Для перемещения высокотоксичных, агрессивных, взрывоопасных веществ используют арматуру второго типа. Её же применяют в системах энергоснабжения, для которых предусмотрены особые условия работы. Читайте также: «Какие виды трубопроводной арматуры лучше использовать – характеристики, преимущества, сфера применения».

Судоходство и транспортные перевозки осуществляются в разном климате и при варьирующихся габаритах транспортных средств, которым должна соответствовать судовая или транспортная арматура.

Специальная промышленная трубопроводная арматура выпускается по специальным проектам предприятий и в соответствии с предъявляемыми ими требованиями (подробнее: «Какая бывает промышленная трубопроводная арматура – виды и характеристики»).

Промышленные сантехнические элементы, как можно догадаться, используются при установке и эксплуатации промышленной сантехники.

Условия производства арматуры

Материал изготовления трубопроводной арматуры определяется будущей областью её применения. Если система (или участок системы) будет работать при давлении до 1,6 МПа, используется ковкий чугун; если больше — сталь. Для трубопроводов небольшого сечения используются высококачественные медные сплавы, благодаря которым не допускается коррозия элементов и прикипание арматуры к трубам.

Следует отметить, что производство арматурных элементов — дело сложное и высокотехнологичное, поэтому должно осуществляться на специальном промышленном оборудовании.

Для производства изделий необходимы:

• печь;
• пресс специального назначения;
• станок для диагностики;
• стол, на котором осуществляется сборка;
• токарный станок;
• сверлильный станок;
• конвейер;
• воздушный компрессор для покраски изделий;
• вспомогательные инструменты и приспособления.

Запорные устройства: классификация и применением

Основные виды запорной арматуры для трубопроводов — задвижки, вентили, клапаны, краны и затворы. Для задвижек характерно движение запирающего элемента под прямым углом к продольной оси трубы, для клапанов — параллельно.

Вентили

Возможно применение вентилей на запорных изделиях диаметром до 0,3 м. Часто они применяются в конечных (тупиковых) участках системы во время ремонта. Запирающий элемент, нередко представляющий собой тело вращения или его часть, поворачивается вокруг оси, расположенной по отношению к оси трубы под произвольным углом. Могут использоваться вентили в качестве не только запорной, но и регулирующей арматуры.

Задвижки

Задвижки — это запорные элементы небольшой длины, предназначенные для работы в системах с малым гидравлическим сопротивлением.

По конструкции они бывают клиновыми (с составным, упругим, цельным клином) и параллельными (шиберными). В системах с небольшим давлением применяются задвижки последнего типа.

Основное предназначение задвижек — выполнять запорные функции; в большинстве случаев как регулирующие элементы они не используются. Во время работы задвижки могут быть выставлены в две возможные позиции: закрыто или открыто.

Лучше всего применять такие элементы в полнопроходных системах, то есть при отсутствии уменьшения сечения труб в патрубках. Например, задвижки идеальны для использования в магистральных трубопроводах, где рабочая среда перемещается непрерывно и с высокой скоростью.

Отличительная конструктивная особенность задвижки – присутствие шпинделя, который, в зависимости от конструкции, выдвигается или нет.

Среди недостатков этих арматурных элементов следует отметить длительность закрывания и открывания, большую относительную высоту изделия (если шпиндель выдвижной), серьёзный износ поверхностей корпуса и затвора и ограниченность применения. Задвижки применяются при температурах до 450°С, давлении до 25 МПа, в диапазоне диаметров труб 0,05-1,2 м. Рабочей средой могут являться вода, пар, щёлочи, кислоты, нефть и т.д. Читайте также: «Какие бывают трубопроводы пара и горячей воды – их особенности и правила монтажа».

Как уже отмечалось, задвижки бывают двух основных типов: шиберные и клиновые.

В конструкцию шиберных элементов включён металлический клин, при движении разрезающий инородные элементы рабочей среды. Шиберными задвижками оснащаются трубопроводы для фекальных стоков, целлюлозно-бумажного производства и т.д.

В случае же необходимости проведения периодического ремонта элементов системы устанавливают клиновые задвижки, состоящие из чугунного корпуса, внутри которого установлен соединённый с клином вращающийся шпиндель. Клиновые задвижки используют при обслуживании систем транспортировки газов и жидкостей, не реагирующих с материалом изготовления трубопровода. Корпус и крышка таких изделий свариваются из вырезанных из листовой коррозионностойкой или углеродистой стали деталей.

Закрыванием и открыванием задвижек можно управлять вручную или при помощи электроприводов – гидравлических, пневматических или электрических. При регулировании положения элемента вручную следует позаботиться и об установке редуктора, позволяющего не затрачивать на процесс слишком много сил.

Клапаны

Предназначение клапанов – открываться и закрываться при определённых условиях, например, при достижении какого-либо уровня давления или смене направления движения рабочей среды.

Изделия подразделяют на одно- и двухсёдельные, причём обычно в производстве используется второй тип, одновременно осуществляющий распределительные и регулирующие функции.

Основываясь на направлении протекания рабочей среды, клапаны делят на угловые (направление меняется на 90°), проходные (направление не меняется) и прямоточные (линия движения среды выпрямляется).

Чтобы полностью перекрыть движение потока внутри труб, используют запорные клапаны. Эта арматура обеспечивает максимальную надёжность и герметичность системы.

Если возникает необходимость не допустить смены движения рабочей среды (к примеру, при выходе из строя насоса и повреждении или обрыве несущего канала), используют обратные клапаны.

С помощью регулирующих клапанов можно контролировать количество подаваемой в систему жидкости или газа, изменяя размер входного отверстия.

Запорно-регулирующие клапаны, как ясно из названия, осуществляют одновременно две функции.

Все клапаны, при условии надлежащего качества изготовления и установки, пригодны для работы в вакууме, коррозионных средах, в условиях повышенных температуры и давления. Эту трубопроводную арматуру сравнительно просто ремонтировать и обслуживать.

Краны

Более универсальный вариант трубопроводной арматуры – краны. Их можно использовать как запорные, регулирующие или распределительные устройства. Подходят краны для любых, в том числе вязких, жидкостей и газов. Ремонт этих приспособлений требует больших усилий и наличия опыта.

Краны состоят из затвора (или пробки) шарообразной, конусообразной или цилиндрической геометрии, с отверстием в центре, и корпуса. Производятся эти запорные элементы из латуни, бронзы, чугуна и стали, а в случае более агрессивных внутренних условий – из фарфора или специального пластика.

Краны принято подразделять на группы в зависимости от:

• направления движения потока и количества патрубков (проходные, трёхходовые, угловые, многоходовые);
• принципа движения затвора (с отжимом, или подъёмом, или с вращением, без подъёма, затвора);
• способа управления (ручные, с электро-, пневмо-, гидроприводами);
• геометрии затвора (игольчатые, конусные, шаровые, цилиндрические);
• способа обеспечения герметичности (сальниковые или натяжные).

Основное преимущество крана – возможность регулировать объём потока. Если задвижка работает только в двух режимах – открыто или закрыто – то устройство крана позволяет, изменяя положение отверстия затвора относительно оси движения рабочей среды, добиваться полного прекращения, усиления или ослабления потока. Поэтому кран может служить одновременно и запорным, и регулирующим устройством.

Затворы: практика использования

Затворы – главнейшая часть запорной арматуры любого типа. Именно благодаря исправности затвора возможно своевременное и полное (или, при необходимости, частичное) перекрытие движения в трубопроводе потока жидкости или газа.

Соответственно, при неисправности или некачественном изготовлении затвора последствия могут быть любыми – от незначительной, безвредной течи, устраняемой простой заменой элементов конструкции, до полноценной экологической катастрофы или взрыва носителя. Поэтому особое внимание уделяется материалу изготовления затворов и условиям их эксплуатации.

Наиболее часто встречающийся тип затворов – дисковые. Они применяются в системах отопления, водоснабжения, подачи пара, неагрессивных рабочих сред или продуктов нефтепереработки. Применяются и фланцевые затворы, отличительной особенностью которых является наличие в конструкции фланца.

Затворы можно изготавливать из чугуна, однако использование стальных изделий (из легированной, нержавеющей или углеродистой стали) предпочтительнее.

Стальные затворы обладают рядом значимых преимуществ:

• возможна работа при температуре до -60°С;
• такие затворы могут работать в среде температурой до 700°С;
• предназначены для использования в агрессивных рабочих средах;
• выдерживают большое давление (до 10 МПа).

Как поворотные механизмы затворы отличаются:

• простотой установки и ремонта;
• компактностью (их можно крепить в ограниченных пространствах);
• небольшими, по сравнению с задвижками, весом и габаритами;
• простотой замены при износе изделия при большом сроке годности;
• невысокой ценой;
• отсутствием угрозы заклинивания или прикипания во время использования.

Можно сказать, что запорная арматура, при простоте и сравнительно небольшой цене продукции, является не только полезнейшим элементом конструкции трубопровода, но и главной гарантией безопасности как работы системы, так и здоровья и жизни обслуживающего персонала. Ведь именно благодаря запорным элементам можно вовремя остановить утечку опасной жидкости или ядовитого газа и перекрыть движение среды в нужной точке, не нарушая всего цикла работы системы.

Поэтому к выбору, качеству и установке запорной арматуры следует подходить как можно ответственнее, сообразуя свои решения не только с ценой изделий или страной происхождения, но и с предварительно произведёнными расчётами. И, разумеется, нельзя забывать о своевременном обслуживании и плановой замене столь важных для любого трубопровода элементов.