Затворы клапаны и задвижки на трубопроводе

Затворы клапаны и задвижки на трубопроводе

Строительный портал о технологиях строительства, ремонте и эксплуатации

Затворы, задвижки, клапаны: различия и области применения

Для обеспечения эффективной работы трубопровода, который предназначен для подачи воды, газа или других веществ, устанавливаются задвижки, затворы или клапана. Данные элементы системы могут иметь самую различную конструкцию и предназначение, о чем далее поговорим подробнее.

Различия

Рассматриваемые устройства выполняют практически идентичную задачу, но имеют несколько отличий. Примером назовем нижеприведенные моменты:

1. Затворы служат для перекрытия потока, но могут также использоваться для временной регулировки. Производители не рекомендуют использовать затворы в качестве регулирующего механизма.
2. Задвижки практически никогда не применяются для регулирования потока, что связано с конструктивными особенностями. Подобное устройство применяется исключительно для перекрытия потока.
3. Клапана в основном выполняют функцию регулировки. Но в продаже есть и устройства, которые и перекрывают поток.

Задвижка и затворы регулируются вручную или от блока удаленного управления. А вот многие клапана работают в автоматическом режиме, конструкция срабатывает при определенных ситуациях. Кроме этого клапана зачастую имеют более компактную конструкцию.

Что такое затвор

Затвор – специальный механизм, предназначенный для регулировки силы напора или полного его закрытия. Применяется подобное устройство при большом диаметре трубопровода. Наибольшее распространение получили дисковые затворы. Их особенность заключается в нижеприведенных моментах:

1. Элемент конструкции, которые препятствует движению потока выполнен в виде диска, диаметр которого соответствует диаметру поперечного сечения.
2. Открытие или закрытие запорного элемента проводится путем вращения вокруг оси. При этом элемент конструкции связан напрямую с рукояткой, но усилие может передаваться и через специальное устройство, которые упрощает поворот рукоятки при сильном давлении.
3. Особенности конструкции определяют то, что она не может использоваться при сильном давлении в системе.

Область применения конструкции весьма обширна. Простота конструкции определяет ее высокую надежность. Устанавливают затворы в следующих системах:

1. Водоснабжения.
2. Теплоснабжения.
3. Вентиляции и газоснабжения.
4. При создании специальной среды, к примеру, для транспортировки бензина или абразивной среды.
5. Система пожаротушения.

К достоинствам рассматриваемой конструкции отнесем нижеприведенные моменты:

1. Малые размеры, а также относительно невысокий показатель веса.
2. Простота ремонта, возможность быстрой замены основных элементов.
3. Простота конструкции, малое число элементов.
4. Возможность применения при большом диаметре трубы.

Однако есть и несколько существенных недостатков. Примером назовем то, что в положении открыто диск перекрывает часть прохода – это снижает пропускную способность конструкции. Небольшой крутящий момент определяет то, что нужно устанавливать специальную систему увеличения прилагаемой силы к рукоятке. Многие модели соответствуют классу герметичности «А». При проведении тестирования класс точности «А» дается в случае, когда при тесте не возникает течи. Тестирование должно проводится в соответствии с установленными стандартами.

Классификация рассматриваемых затворов

Есть довольно большое количество различных затворов. Различия заключаются в нижеприведенных моментах:

1. Затвором может служить плоский диск или в виде линзовых поверхностей.
2. Классификация проводится также по типу используемого материала при изготовлении. Чаще всего встречаются модели из чугуна или нержавеющей стали.
3. Внутреннее пространство некоторых конструкций может быть отделано резиновыми вкладышами.

Конструкция управления схожа с той, что применяется при создании шаровых кранов. Некоторые модели имеют редуктор или маховик, которые способны увеличить прилагаемую силу к рукоятке.

Кроме этого основная классификация заключается в диаметральном размере проходного отверстия.

Что такое задвижка

Задвижка – конструкция, которая способна перекрывать поток путем перемещения регулирующего элемента перпендикулярно трубопроводу. Данный тип регулирующего элемента пользуется высокой популярностью. Сложность конструкции заключается в преобразовании вращения в возвратно-поступательное движение. Большинство запорных элементов предназначено для систем с максимальным показателем давления 25 МПа, температура может достигать температуры 565 градусов Цельсия.

Область применения задвижек следующая:

1. Система подачи воды и газа.
2. Системы жилищно-коммунальных хозяйств.
3. Нефтепроводы.

Достоинств у конструкции довольно много:

1. Небольшая строительная длина.
2. Относительно простая конструкция.
3. Мало сопротивление, которое создается в открытом положении.
4. Возможность применения в самых различных системах.

Тот момент, что в открытом состоянии проходное отверстие запорного механизма не создает дополнительное сопротивление. Поэтому чаще всего задвижка устанавливается в системе, в которой поток движется с высокой скоростью.

Недостатки у задвижек тоже есть:

1. Значительное время, которое требуется на открытие и закрытие конструкции.
2. Большая строительная высота. Как правило, высота задвижки превышает более чем в два раза показатель диаметрального размера.
3. Наличие уплотнительных элементов, которые быстро изнашиваются. А вот с ремонтом возникают существенные проблемы.

Стоит учитывать, что область применения задвижек исключительно закрытие системы. Они не служат для регулирования расхода среды, так как большая скорость потока становится причиной деформации запорной пластины.

Классификация задвижек

Основной признак классификации заключается в типе запорного механизма. По данному критерию выделим следующие разновидности конструкции:

1. Клиновые задвижки.
2. Жесткий клин.
3. Двухдисковый клин.
4. Упругий клапан.
5. Параллельная задвижка.
6. Шиберная задвижка.
7. Задвижка шлангового типа.

Каждая разновидность имеет свои достоинства и недостатки, которые следует учитывать.

Что такое клапан

Клапан, в отличии от предыдущих типов конструкции, предназначен в большей степени для регулирования силы потока, а не его перекрытия. Их конструкция может существенно отличаться. Наиболее распространенными типами клапанов можно назвать:

1. Регулирующий.
2. Обратный.

Обратный клапан очень часто встречается в системе подачи воды. Он нужен для того, чтобы сбрасывать лишнее давление в системе. Что касается регулировочного клапана, то они могут устанавливаться для установки требуемого скорости движения потока. Кроме этого встречаются и запорно-регулирующие устройства, которые могут не только контролировать скорость потока, но и перекрывать его.

Классификация клапанов по конструктивным особенностям

Клапана могут классифицироваться по достаточно большому количеству признаков. При этом можно выделить следующие разновидности клапанов:

1. Двухседельные и односедельные.
2. Клеточные.
3. Мембранные.
4. Золотниковые.

Следует выбирать вариант исполнения клапана, который наиболее подходит под определенные эксплуатационные качества конкретной системы.

Задвижки

Задвижки – тип трубопроводной арматуры с запирающим (регулирующим) элементом, который перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки – арматура двухпозиционного действия. Они могут применяться только для включения или отключения трубопроводов. Использование задвижек в качестве регулирующих устройств запрещается.

Устанавливаются задвижки как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. Задвижки со встроенным электроприводом целесообразно устанавливать на горизонтальных участках трубопроводов шпинделем вверх. В местах установки задвижек должен быть обеспечен свободный доступ для их обслуживания и ремонта без вырезки из трубопровода, для монтажа и демонтажа.

Выпускаются задвижки с затворами клинового и параллельного типа. В основном задвижки оснащены затворами клинового типа. Особенностью задвижек данного типа является зависимость усилия прижатия рабочих поверхностей затвора к рабочим поверхностям седел от усилия на приводе.

Характеристики и требования

• Задвижки должны соответствовать требованиям ГОСТ 5762, ТУ и КД.
• Номинальные размеры от DN50 до DN1600 включительно.
• Номинальные давления от PN1,6МПа(PN16) до PN25МПа(PN250) включительно.
• Конструктивное решение задвижек, предназначенных для работы на вакууме, должно обеспечивать их герметичность относительно внешней среды и затвора при давлении до 0,004 МПа.
• В задвижках, предназначенных для работы на трубопроводах, на которых возможен нагрев находящегося в замкнутом объеме корпуса конденсата, должно быть предусмотрено устройство, исключающее повышение в них давления свыше допустимого значения.
• Задвижки с номинальным диаметром до DN150 включительно должны иметь клин жесткой конструкции, свыше DN150 до DN300 включительно – клин жесткой или упругой конструкции, свыше DN300 – упругой конструкции.
• Присоединение задвижек к трубопроводу: фланцевое по ГОСТ 12815, ответные фланцы по ГОСТ 12821.
• Испытание задвижек проводить согласно РД 26-07-263-86.
• Исполнение корпусов задвижек – полнопроходные.

Материал уплотнительных поверхностей деталей узла затвора должен обладать износостойкостью, обеспечивающей ресурсные показатели надежности задвижек. Скорость коррозии материала уплотнительных поверхностей деталей узла затвора – не более 0,05 мм/год. Если материал седел корпуса и контактирующих с ними деталей узла затвора не обеспечивает указанную скорость коррозии и требуемую износостойкость, то в стандартах (ТУ, КД) на конкретные задвижки предусматривают наплавку уплотнительных поверхностей коррозионно-стойкими износостойкими сплавами.

Седла задвижек допускается выполнять в соответствии со стандартами (ТУ, КД) на конкретные задвижки либо вместе с корпусом, либо вставными (с креплением на резьбе, запрессовкой, сваркой и другими методами).

Кстати, прочтите эту статью тоже: Цветные металлы: характеристики и применение для изготовления нефтегазового оборудования

Затяжку резьбовых соединений задвижек проводят стандартным или указанным в ТК, КД на конкретную задвижку специальным инструментом без применения удлинителей. Конструктивно обеспечивают выступание концов болтов и шпилек из гаек не менее чем на один шаг резьбы.

Срезы соседних колец сальниковой набивки смещают при сборке на угол 90° ± 5°.

Конструкция задвижки должна обеспечивать блокировку одновременной работы привода и ручного дублера.

Классификация

По типу затвора

Задвижки подразделяют по типу затвора:

1. С клиновым запирающим элементом (с жестким клином, упругим клином, составным клином)
2. С параллельным запирающим элементом (однодисковым, двухдисковым, шиберным)

По типу уплотнения

Задвижки подразделяют по типу уплотнения подвижных элементов относительно внешней среды:

• сальниковые,
• сильфонные,
• с жидкометаллическим,
• графитоармированным

По типу присоединения

Задвижки подразделяют по типу присоединения к трубопроводу:

• фланцевые,
• муфтовые,
• цапковые,
• штуцерные,
• под приварку;

По типу проточной части

Задвижки подразделяют по типу конструкции проточной части корпуса:

• полнопроходные
• неполнопроходные

По типу уплотнения неподвижных элементов

Задвижки подразделяют по типу уплотнения неподвижных элементов:

• с плоским уплотнением
• с уплотнением “выступ-впадина”
• с уплотнением “шип-паз”,
• промежуточным кольцом;

По типу управления

Задвижки подразделяют по типу управления:

• с ручным управлением,
• с пневмо- или гидроприводом,
• с электроприводом.

Тип шпинделя

По типу шпинделя: с выдвижным шпинделем, невыдвижным шпинделем;

Положение запирающего элемента

По исходному положению запирающего элемента задвижек с автоматическим управлением: нормально открытые – управляющая среда закрывает; нормально закрытые – управляющая среда открывает;

Тип передачи усилия

По типу передачи усилия управления от элемента управления к задвижке: с приводом вращательного типа, с приводом поступательного типа.

Направление подачи среды

Направлению подачи управляющей среды в привод задвижки:

а) с односторонним направлением (на открытие или на закрытие);

б) с двусторонним направлением (попеременно, на открытие и на закрытие или наоборот);

Конструкция

Схема

Конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые и под приварку).

Внутри корпуса расположены, как правило, два седла, параллельно или под углом друг к другу (см рис.13), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение наиболее распространено, и применяется при управлении вручную или электроприводом.

Седло

Для задвижек из углеродистой стали седла изготавливаются из материала с высокой плотностью, обладающего хорошей уплотнительной способностью. В качестве материала для уплотнительных поверхностей используется сталь с 13% содержанием хрома или сверхтвердые сплавы, наплавляемый на уплотнительную поверхность.

Седла могут вворачиваться или ввариваться в корпус задвижки, либо производится наплавка коррозионно-стойкого уплотнения непосредственно в сам корпус. Выдвижной шпиндель и клин задвижек соединяются Т-образным пазом. Верхняя часть паза плотно сопрягается со шпинделем для обеспечения надежного и прочного соединения. Упругая конструкция клина позволяет избежать спаек с седлами, возникающими при возрастании температуры.

Сальниковое уплотнение

Конструкция камеры сальникового уплотнения предохраняет набивку сальника от воздействия рабочей среды, когда клин поднят в верхнее положение. Сальниковая набивка изготавливается из терморасширенного графита, имеющего хорошую уплотнительную способность и стойкость при высоких температурах. При обтяжке сальникового уплотнения фланец и втулка сальника центруют шпиндель и предотвращает его от заедания во время движения. Собранная крышка крепится на корпусе задвижки при помощи шпилек с навернутыми на них шестигранными гайками. Герметичность данного соединения достигается при помощи установки прокладки, состоящей из терморасширенного графита и нержавеющей стали.

Бугельный узел

Конструкция бугельного узла позволяет надежно закрепить втулку шпинделя, изготовленную из латуни и установленную на опорных подшипниках. Применение опорных подшипников значительно снижает крутящий момент на шпинделе при операциях открытия-закрытия и увеличивает срок службы втулки.

Наиболее распространенной является конструкция, в которой гайка представляет собой полый цилиндр с внутренней трапецеидальной и наружной метрической резьбой. С помощью наружной резьбы гайка ввинчивается в перемычку бугеля и стопорится винтом, завинчиваемым в «полтела» одновременно в гайку и в бугель. В клиновых задвижках при некоррозионной среде ходовая гайка устанавливается в гнезде клина. В клиновых задвижках больших диаметров прохода с целью экономии цветного металла гайка из латуни ввинчивается в обойму, изготовленную из черного металла. Гайки, расположенные внутри полости арматуры, находятся в среде, что является эксплуатацией в тяжелых условиях и приводит к сравнительно быстрому износу и выходу из строя. Замена их затруднительна, поэтому их применение ограничено.

Технические условия по ГОСТ 5762, ГОСТ 9698: номинальный диаметр DN 50-1200 мм, номинальное давление PN 25-250 кг/см^2, температура рабочей среды от -60 до +600 С.

При конструировании узлов невращаемой ходовой гайки направление резьбы выбирается таким образом, чтобы закрывание арматуры происходило при вращении маховика по часовой стрелке. Это правило предусмотрено требованиями Госгортехнадзора.

Материальное исполнение

Основные материальные исполнения: углеродистая, легированная холодостойкая, жаростойкая нержавеющая, нержавеющая сталь со специальными свойствами и другое.

Монтаж

Проверить работоспособность задвижки:

установить на задвижку электропривод, настройить муфту ограничения крутящего момента в соответствии с величиной, указанной в данном паспорте;

выполнить два полных цикла ОТКРЫТО-ЗАКРЫТО, при этом отключение электропривода должно производиться:

1)в нижнем положении – от срабатывания выключателя муфты ограничения крутящего момента;

2)в верхнем положении – от срабатывания конечного выключателя при недоходе бурта шпинделя до упора в верхнее уплотнение от 7 до 16 мм – в зависимости от типоразмера задвижки.

В случае преждевременного срабатывания муфты ограничения крутящего момента, операцию по настройке ее выключателей следует повторить.

ПОРЯДОК МОНТАЖА

Задвижка должна быть установлена на бетонном фундаменте, исключающем воздействие ее веса на трубопровод.

Установочное положение задвижки на трубопроводе – вертикальное, электроприводом вверх с допускаемым отклонением до 3 градусов. Положение клина при приварке задвижки – ЗАКРЫТО. Приварку патрубков (ответных фланцев) задвижки к трубопроводу и контроль сварного шва произведите в соответствии с правилами, действующими на строящемся объекте (ВСН 012-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов», РД 153-006-02 «Инструкция по технологии сварки при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов»).

При монтаже задвижки на трубопровод патрубки (или ответные фланцы) должны быть установлены без перекосов, а отверстия под крепеж должны совпадать с отверстиями на фланцах задвижки.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ УСТРАНЯТЬ ПЕРЕКОСЫ ТРУБОПРОВОДА ЗА СЧЕТ НАТЯГА (ДЕФОРМАЦИИ) ПАТРУБКОВ ЗАДВИЖКИ.

Выполните два полных цикла ОТКРЫТО-ЗАКРЫТО с отключением электропривода в крайних положениях от срабатывания выключателей.

При гидроиспытаниях трубопровода давлением, равным 1,5 PN , задвижка должна находиться в полностью открытом или в промежуточном положении (от 25 до 75%), что обеспечит поступление испытательной среды во внутренние полости корпуса задвижки.

Для удаления воздуха используйте «воздушную» пробку.

Маркировка

• товарный знак предприятия-изготовителя;
• знак соответствия и код органа по сертификации;
• условное давление PN, МПа;
• условный проход DN;
• марку материала корпуса для исполнения УХЛ1 (на табличке);
• заводской номер и дату изготовления;
• массу задвижки без электропривода (на табличке);
• клеймо ОТК (на табличке);
• надпись «Сделано в …» (на табличке).

Фактическое значение углеродного эквивалента «Сэ» материала корпуса (на внутренней поверхности одного из патрубков или ответного фланца).

Задвижка поставляется одним грузовым местом, в горизонтальном положении на поддонах с закрытыми заглушками проходными отверстиями патрубков.

При поставке задвижки в комплекте с электроприводом отгрузка производится двумя грузовыми местами.

Ответные фланцы (для исполнений с ответными фланцами) отгружаются в сборе с задвижкой.

Преимущества

Задвижки имеют следующие преимущества:

1. низкое сопротивление потоку среды, вследствие чего уплотняющие поверхности меньше подвергаются давлению и коррозии
2. простота конструкции и высокая ремонтопригодность
3. небольшие строительные размеры

https://oborudovanie1.ru/zatvori/zatvoryi-zadvizhki-klapanyi-razlichiya-i-oblasti-primeneniya