Фланцевая задвижка: преимущества и недостатки

Плюсы и минусы чугунных и стальных задвижек

Давайте попробуем сравнить стальные и чугунные задвижки, глядя на их плюсы и минусы.

Задвижки из чугуна. Плюсы:

• Низкое гидравлическое сопротивление;
• Может применяться при транспортировке высоковязких веществ;
• Большой срок эксплуатации;
• Низкая стоимость чугунной задвижки.

Минусы:

Основным недостатком чугунных задвижек скорее всего является массивность, большой вес задвижки. Чугунную запорную арматуру нельзя применять для транспортировки агрессивных рабочих сред. К тому же, из-за хрупкости чугуна задвижки не используются на трубопроводах с высоким давлением рабочей среды и высокими динамическими нагрузками в трубопроводной системе. Чугунные задвижки не производят с приварным типом присоединения к трубопроводу.

Температура рабочей среды чугунной запорной арматуры значительно меньше чем у стальной.

Стальные задвижки. Плюсы:

• Прочность, температура рабочей среды может достигать +560 °С.
• Устойчивость к гидроударам.
• Меньший вес, чем у чугунных аналогичных задвижек;
• Любые виды транспортируемой рабочей среды, в том числе высокоагрессивный, токсичной и т. п.
• Возможность установки на трубопроводных магистралях с высокими динамическими нагрузками и давлением рабочей среды.

Минусы:

У задвижек, изготовленных из стали меньшая коррозионная стойкость, чем у чугунных. Узнать у задвижки чугунной фланцевой ду 100 цену можно на сайте компании IDRA.

Основные виды

Система классификации задвижных узлов довольно сложная. В зависимости от технологии изготовления корпусов задвижки могут быть литыми, сварными, кованными и комбинированными.

Основным способом получения корпуса является литье.

Комбинированные изделия создаются из кованных и штампованных элементов, которые затем соединяются с помощью сварки.

Существует отдельная классификация в соответствии с видом уплотнения:

1. Графитоармированные.
2. Сальниковые. Подвижная деталь конструкции отделена от рабочей среды сальниковым уплотнением, предварительно пропитанным маслом.
3. Сильфонные. Герметичность достигается благодаря применению гофрированных оболочек, обладающих высоким показателем упругости. Для их изготовления используются различные синтетические либо металлические материалы.

Также изделия подразделяются на 2 группы в зависимости от способа передачи усилия запорному элементу — вращательные и поступательные. Следующий вид классификации связан с используемым в изделии приводом:

1. Ручной. Усилие на заслонку передается с помощью маховика и винтового штока.
2. Электрический. Запирающий элемент конструкции перемещается шпинделем, который одновременно является якорем электрокатушки.
3. Гидравлический. Подвижный шток с заслонкой установлен в герметичный цилиндр, а давление на него производит гидравлическая жидкость.
4. Пневматический. Для перемещения запорного элемента используется сжатый воздух.

Существует несколько типов задвижных узлов, отличающихся конструкцией запорного устройства. Одними из распространенных являются клиновые. В этих изделиях затвор изготовлен в форме клина. Для увеличения герметичности запорный элемент может оснащаться дополнительным покрытием.

Примером может быть задвижка чугунная с обрезиненным клином. В шланговых задвижных узлах запорный механизм сдавливает эластичный шланг, изготовленный из резины.

В параллельных задвижках запорный элемент представляет собой плоский диск либо шибер. Чтобы полностью перекрыть поток рабочей среды, он должен опуститься в специальное углубление в корпусе. Кроме этого, выпускаются поворотные задвижные узлы. Они оснащены запорным элементом в форме диска, расположенного на центральной линии магистрали. Во время работы диск вращается вокруг своей оси и перекрывает поток вещества.

Детали трубопроводов

Для плавного изменения направления трубопровода применяют отводы. Наиболее часто применяются отводы стальные крутоизогнутые с углом изгиба 90º. Изготавливают отводы из различных марок сталей конструкционной (сталь 20), хладостойкой (сталь 09Г2С), коррозионностойкой (нержавеющие стали) и др.

Переходы предназначены для плавного изменения диаметра трубопровода. Существуют переходы концентрические и эксцентрические. Переходы концентрические применяются для сварки труб различного диаметра по главной оси симметрии трубопровода, в том числе в вертикальных трубопроводах и в трубопроводах на подвесных опорах. Эксцентрические переходы применяются в горизонтальных трубопроводах.

Для присоединения фланцевой трубопроводной арматуры к трубам соответствующего диаметра из стали, чугуна, ПНД, асбоцемента и других используются муфты ПФРК (патрубок фланцевый раструбный компрессионный) российского производства и КНР.

Тройники стальные применяются на трубопроводах различного назначения для присоединения к магистральному трубопроводу боковых ответвлений под прямым углом (90º). Тройники стальные равнопроходные используются при прокладке боковых веток трубопровода с диаметром равным диаметру основной магистрали.

Наряду с тройниками стальными равнопроходными приварными производятся тройники стальные переходные приварные и фланцевые.

Фланцы – соединительная деталь трубопроводов, представляющая собой стальной плоский круглый диск (широкое кольцо) с отверстием в центре, уплотнительной поверхностью и симметрично расположенными отверстиями под болты или шпильки. Фланцы привариваются к концам труб и предназначены для герметичного соединения труб между собой и присоединения к трубопроводу резервуаров, котлов, патрубков аппаратов, приборов, изделий трубопроводной арматуры и т. д.

Заглушка – деталь трубопровода, предназначенная для полного перекрытия концевых отверстий в трубопроводах. Различают заглушки фланцевые, эллиптические и резьбовые. Заглушки фланцевые стальные чаще всего применяются для временного перекрытия трубопровода в ремонтных целях, установки нового оборудования или трубопроводной арматуры, а также для резервирования точек подключения планируемых веток трубопровода. Заглушки эллиптические бесшовные приварные применяются на трубопроводах различного назначения, на предприятиях нефтяной, газовой и химической промышленности, ЖКХ и водоканалов, а также в качестве днищ при изготовлении высокопрочных емкостей — котлов, сосудов, аппаратов.

На трубопроводах из оцинкованных труб применяются оцинкованные детали трубопроводов. Изготавливаются отводы, переходы, тройники из стали с последующим цинкованием. Использование оцинкованных деталей трубопроводов за счет повышенной устойчивости к коррозии в значительной степени увеличивает срок службы трубопровода, а также улучшает внешний вид. Оцинкованные детали трубопроводов не требуют какой-либо дополнительной обработки перед установкой на трубопровод.

Особенности конструкции

Несмотря на внушительное количество производимых моделей, доступных на рынке, строение фланцевой задвижки почти везде одинаковое, независимо от того, какое изделие будет устанавливаться на трубопровод. Основным действующим инструментом считается стальной диск или клин, расположенный под прямым углом по отношению к потоку воды. Когда задвижка закрывается, диск зажимается двумя седлами, при этом поток жидкости или газа полностью перекрывается, восстанавливается необходимый показатель герметичности.

Когда вентиль поворачивается, стальной диск отодвигается при помощи штока, и освобождается просвет трубопровода.

Конструкция клина в разных моделях может иметь некоторые отличия:

• Достаточно высокий показатель герметичности может быть достигнут, благодаря жесткости клина и высокой точности соответствия седел и диска,
• Двухдисковые клинья сконструированы из нескольких крепко соединенных комплектующих. Это дает возможность минимизировать шансы на заклинивание элемента, при этом конструкция остается полностью герметичной,
• Модифицированным вариантом двухдискового элемента является так называемый упругий клин. В запорную часть вставляется упругий эластичный материал. Это дает возможность увеличить показатель устойчивости к температурным перепадам и снизить вероятность возникновения дефектов в корпусе,
• Специальная защитная прослойка EPDM используется для обработки диска, который в значительной степени увеличивает устойчивость к коррозии внутренних элементов задвижки. Плотность сцепления клина с двумя седлами дает в результате хорошую герметичность,
• Задвижкой можно управлять в ручном режиме или с применением какого-нибудь привода, которые дают возможность управлять трубопроводом на расстоянии.

Подобная элементарная конструкция задвижки дает возможность обеспечить все функциональные требования рассматриваемой системы, ремонт и обслуживание элемента не представляют особой сложности.

Задвижка и ее разновидности

Движение потока газа, пара или жидкости регулируется самым распространенным видом запорной арматуры — задвижкой. Условно можно классифицировать устройства по нескольким характеристикам.

По виду выделяют задвижки:

• полнопроходные;
• суженные (диаметр трубопровода превышает диаметр отверстия кольца уплотнения).

По форме затвора различают задвижки арматуры:

Особенность клиновых задвижек — остановка движения потока веществ поступательным поворотом затвора перпендикулярно основному потоку транспортируемого вещества. Уплотнительные поверхности клинового затвора расположены с соблюдением определенного угла по отношению друг к другу. Все виды клиньев изготавливают из высоколегированной стали. Применение — транспортировка аммиака (жидкого и газообразного), водяного пара и воды, неагрессивных нефтепродуктов.

Уплотнительные поверхности затвора параллельной задвижки расположены параллельно друг к другу. Различают однодисковые (шиберные) и двухдисковые задвижки арматуры.

По типу движения шпинделя бывают задвижки:

• с вращающимся шпинделем (поступательно-вращательные и поступательные движения);
• с выдвижным штоком и шпинделем (только вращательные движения).

Задвижки с вращающимся шпинделем используются при трубопроводах, где необходимо обеспечить смазку трения ходовой гайки и шпинделя и отсутствует угроза коррозии узла. Задвижки с выдвижным шпинделем выше вращающихся, благодаря техническим характеристикам их применяют во всех остальных системах.

Чугунная задвижка применяется для пуска и полного прекращения движения потока веществ. Максимальная рабочая температура — 225°С.

По виду материала выделяют задвижки:

Стальная задвижка запирает движение в трубопроводе. Разрешенные рабочие вещества — пар, вода, неагрессивные нефтепродукты в газообразном и жидком виде. Применяются для работы с различными уровнями давлений и проходов в условиях умеренного климата по всей протяженности трубопровода.

Чугунная задвижка применяется для пуска и полного прекращения движения потока веществ. Максимальная рабочая температура — 225°С. Разрешенные вещества — пар, нефтепродукты, масло, вода. Допускается установка на горизонтальном и вертикальном трубопроводе с учетом особенностей монтажа.

Оба вида задвижек относятся к категории ремонтируемых изделий арматуры с вынужденной продолжительностью эксплуатации.

Отдельно выделяют шланговую задвижку, которая состоит из эластичного патрубка, помещенного в отбортованный на фланцах защитный корпус. Полностью отсутствует контакт с рабочей средой. Принцип работы — одностороннее или двухстороннее перекрытие эластичного шланга (пережим). Применение — транспортировка абразивных пульп, нефтепродуктов, шламов, агрессивных веществ. Температура среды не должна превышать 110°С, а давление в трубопроводе — 6 кгс/см 2 .

Сфера применения и преимущества

Очистка стоков: виды и принцип действия Трубопроводные задвижки производятся в диапазоне диаметров от 15 до 2000 мм. Они предназначены для монтажа в системы с температурой рабочей среды до 550 градусов и давлением до 25 МПа включительно. Сфера использования задвижки непосредственно зависит от материала, из которого изготовлен ее корпус. Наиболее распространенные стальные конструкции могут применяться:

• в сфере жилищно-коммунального хозяйства для установки на трубопроводы центрального водоснабжения и отопления;
• в нефтегазовой и энергетической промышленности на транспортных магистралях;
• в производственных сферах на трубопроводах подачи парообразных, жидких и сыпучих веществ.

Также производятся задвижки в корпусах из нержавеющей стали, за счет устойчивости которой к коррозийным воздействиям они получили широкое распространение в химической и фармацевтической промышленности.

Конструктивные особенности задвижки не позволяют использовать ее в качестве регулирующей арматуры, запорный элемент всегда должен находиться в крайних положениях – “закрыто” либо “открыто”, в противном случае значительно ускорится износ уплотнительных поверхностей и, как следствие, рабочий ресурс конструкции.

Фланцевые задвижки с выдвижным шпинделем имеют следующие эксплуатационные преимущества:

• простота компоновки, надежность и ремонтопригодность;
• минимальное гидравлическое сопротивления;
• небольшая габаритная длина;
• возможность комплектации механизированными приводами гидравлического, электрического либо пневматического типа;
• простота установки и возможность быстрого демонтажа за счет фланцевого соединения.

Есть у конструкции и недостатки, основной из них – большая габаритная высота за счет шпинделя, длина которого идентична диаметру пропускного отверстия в корпусе. При открытии затвора шпиндель полностью выходит из корпуса, что требует наличия свободного пространства над трубопроводом.

Задвижка с невыдвижным шпинделем отличается от рассматриваемой нами конструкции тем, что ее шпиндель при открытии затвора совершает исключительно вращательное движение, тогда как выдвижной шток движется вращательно-поступательно. В сравнении с фиксированной арматурой конструкция с выдвижным шпинделем требует значительно меньших затрат времени на открытие.

К недостаткам задвижек также относится достаточно быстрый износ уплотнительных поверхностей на седлах и затворе за счет их постоянного трения, что требует частого планового ремонта, выполнить который без монтажа арматуры с трубопровода невозможно.

Принцип работы и особенности конструкции

Задвижки в большинстве случаев выполняются в полнопроходной конфигурации, предусматривающей одинаковое сечение пропускного отверстия корпуса по отношению к диаметру трубопровода, на который устанавливается арматура.

Клиновая задвижка двухдискового типа в разразе

Конструкция клиновой задвижки состоит из следующей элементов:

1. Корпус (стальной, чугунный либо нержавеющий).
2. Клиновидный запорный механизм.
3. Два седла, в которые затвор упирается при перекрытии пропускного отверстия.
4. Привод ручного либо механического типа.
5. Шпиндель зафиксированный ходовой гайкой, направляющей его перемещение внутри корпуса.

При активации привода шток, вращаясь вокруг своей оси внутри ходовой гайки, опускается в низ и перемещает запорный механизм, который перекрывает пропускное отверстие. Герметизации отсечения рабочей среды достигается за счет покрытия затвора и седел эластичным материалом. В зависимости от типа покрытия выделяют несколько видов арматуры, наиболее часто встречается задвижка с обрезиненным клином и конструкции с затвором покрытым фторопластом.

Нижняя часть корпуса задвижки цельносварная, к ней винтами крепится крышка, из которой выходит шпиндель. На боковых частях корпуса расположены оборудованными фланцами присоединительные патрубки. Фланец представляет собой круглую стальную пластину, по периметру которой размещены посадочные отверстия под крепежные винты.

При монтаже арматуры на трубопровод наваривается ответный фланец, имеющий аналогичные размеры и шаг между винтами, что и фланец задвижки. Между пластинами размещается уплотнительная прокладка из резины либо паронита и фланцы стягиваются крепежами друг с другом. За счет уплотнительной прокладки обеспечивается максимальная герметичность соединения.

Виды

По конструктивному решению устройства подразделяются на:

• клиновые;
• параллельного типа;
• шиберные.

В параллельных задвижках чугунных фланцевых уплотнительные поверхности седельных элементов располагают параллельно. В составе затворного механизма 2 диска. Для достижения закрытого состояния элементы с помощью специального клина подтягиваются к седлам, останавливая пропуск химического либо газового состава.

В задвижках клиновых седла внутри корпуса расположены под наклоном. Затворный элемент выполнен в форме клина из плотного состава либо состоит из 2 дисков. Задвижки чугунные с обрезиненным клином применяются в конструкциях, требующих высокой герметичности, т.к. плотно фиксируют задвижку в закрытом состоянии.

Задвижка шиберная похожа по форме на параллельное устройство, однако снабжается 1 запорным диском. Конструктивное решение оптимально в трубопроводах с односторонним движением сред, не требующих высоких параметров герметичности запорного элемента. Агрегат монтируется в трубопроводных системах, перемещающих канализационные воды, пульпы, шламовые составы, воды с примесями и т.д.

Допустимое давление в изделиях может быть:

• высоким;
• средним;
• низким.

Устройства, функционирующие под невысоким давлением, снабжаются корпусом плоской формы.

Модели, работающие под средним давлением, имеют овальную форму.

Изделия, действующие под высоким давлением, снабжаются корпусом шарообразной конфигурации.

В соответствии с диаметром устройство может быть:

• полнопроходным;
• суженным.

Сниженное гидравлическое сопротивление устройства полнопроходного обеспечивается точной подгонкой диаметров трубы и задвижки.

Устройство суженное имеет диаметр меньше трубопроводного проема. Конструктивное решение способствует усилению гидравлического напряжения, при этом снижая изнашиваемость уплотнителей.

• ручного типа;
• с электрическим приводом.

Задвижки ручного типа запускаются в движение с помощью маховика. Устройства применяются в системах с небольшим диаметром (до 150 мм).

Запорные устройства с электрическим приводом универсальны, однако наиболее часто применяются в крупногабаритных системах, размещенных в труднодоступном месте. Механизм оптимизирует работу, позволяя закрывать и открывать вентиль дистанционно.

Узловой механизм задвижки конструируется:

• с выдвижным шпинделем;
• с невыдвижным шпинделем.

Выдвижной шпиндель помогает уменьшить воздействие кислотно-щелевых составов на внутренние элементы запорного устройства. Конструктивное решение обеспечивает простой демонтаж и ремонт изделия. Ходовая гайка и резьба нанесены на внешнюю поверхность корпуса.

Шпиндель невыдвижного типа постоянно находится в кислотно-щелочной либо газовой среде. Элемент подвергается процессам окисления, коррозии, деформации от абразивных частиц. В рабочем состоянии доступ к элементу невозможен. Эксплуатационные условия приводят к быстрому износу изделия, требуется регулярная замена узловых соединений.

Устройства фланцевых задвижек

Несмотря на простоту, фланцевые клиновые задвижки обладают высокой эффективностью в ряду запорной арматуры. В зависимости от запирающего элемента определяется вид клиновой задвижки. Задвижка фланцевая получила свое название из-за своего исполнения: по бокам её находятся фланцевые диски, которые сопрягаются с такими же дисками на трубе.

У фланцев на задвижке и на трубе, диаметр и отверстия должны строго соответствовать, иначе их не соединить. Между фланцами обязательно устанавливается прокладка из паронита, резины или резинового кольца в зависимости от среды, находящейся внутри трубы. 

Такое исполнение клиновой задвижки делает её быстросъемной, что немаловажно при ремонте. По устройству гайки клиновые изделия делятся на 2 категории: с выдвижной и неподвижной гайкой. 

То есть, в первом варианте, при открывании или закрывании вентиля гайка двигается поступательно. Во втором варианте гайка остается на месте, а выдвигается винт. Во второй категории клиновые задвижки занимают меньше места и их используют при движении нефтепродуктов и других жидкостей, не вызывающих коррозию металла. В основном используются клиновые изделия с выдвижной гайкой.

По методу закрывания устройства делятся на задвижки:

• С ручным управлением. Закрытие вручную производится с помощью рукоятки или вентиля;
• С автоматизированным управлением. При таком закрывании используются, в основном электродвигатели с редуктором, и включаются они через пульт оператором. Гидравлические и пневматические приводы применяются реже, ввиду дополнительного подвода труб, приборов и пр.

Технология ремонта запорной арматуры (задвижки)

1. Разборка, очистка, обнаружение дефектов.
2. Реставрация корпуса. Производится антикоррозийная обработка, под уплотнительные элементы протачиваются канавки, выполняется наплавка.
3. Устранение дефектов крышки и корпуса выборкой металла.
4. Восстановление герметичности узла. Закрепляются уплотнительные элементы в различных комбинациях, соответственно типу задвижки. Отработанные седла и шибер устраняют, устанавливают новые.
5. Шпиндель восстанавливается наплавкой, производится калибровка резьбы.
6. Полная реставрация сальникового узла путем замены уплотнительных элементов (подшипники, сальники, манжеты, нажимное и опорное кольцо).
7. Устанавливаются новые тарельчатые пружины, уплотнительные кольца, щитки и нагнетательный клапан.
8. Восстанавливается или вытачивается новый штурвал.
9. Проводятся испытания (гидравлические или пневматические) и диагностика на герметичность, прочность узла.
10. Изделие консервируется и окрашивается.

Каждое из ремонтируемых изделий проходит несколько ступеней контроля: визуальный, технический и инструментальный, согласно законодательным актам РФ и требованиям предприятий-производителей.

Стоимость ремонтных работ по восстановлению задвижек арматуры в большинстве случаев составляет от 30 до 50% первоначальной стоимости изделия. При этом сохраняются технические и эксплуатационные характеристики, продлевается срок службы, повышается эффективность работы системы трубопровода. 

Задви́жка — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды . Задвижки — очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C .

Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:

• сравнительная простота конструкции;
• относительно небольшая строительная длина;
• возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
• малое гидравлическое сопротивление.

Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.

К недостаткам задвижек можно отнести:

• большую строительную высоту (особенно для задвижек с выдвижным шпинделем, что обусловлено тем, что ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
• значительное время открытия и закрытия;
• изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе, сложность их ремонта в процессе эксплуатации.

За редким исключением задвижки не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров 

Наиболее распространено управление задвижкой с помощью штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.

По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное.

Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.