Все о чугунных задвижках: виды, принцип работы, достоинства и недостатки

Клапаны, краны, фитинги, затворы – важнейшие элементы трубопровода, каждый из которых выполняет свою функцию и равнозначно важен для эффективности работы магистрали. Знание принципов устройства и функционирования арматурного оборудования позволит создать грамотный проект и обеспечить максимальную производительность магистрального трубопровода.

Задвижки и задвижки чугунные в частности – тема, достойная отдельного обсуждения и именно им мы посвящаем очередной материал.

Что такое задвижка и зачем она нужна

Задвижка – это вид запорной арматуры магистрального трубопровода, относящийся к классу запорных вентилей и предназначенный для открывания и перекрывания, в редких случаях регулирования жидкостного или газового потока.

Чугунные задвижки применяются при обустройстве:

  • систем холодного и горячего водоснабжения;
  • подачи пара и пожаротушения;
  • газоснабжения и отопления;
  • гидравлических систем очистных и опреснительных установок;
  • канализационных и сточных магистралей и пр.

Запорная арматура используется для транспортировки нейтральных и агрессивных сред различной степени плотности и чистоты в жилищно-коммунальной сфере, промышленности, сельском хозяйстве и нефтегазовой области.

Принцип работы, устройство и схема

Упрощённо конструкция задвижки представляет собой устройство, в корпусе которого расположен подвижный затвор (возвратно-поступательный или поворотный механизм). Этот затвор, двигаясь перпендикулярно потоку носителя, перекрывает или открывает его.

В зависимости от давления внутри трубопровода выделяется оборудование низкого, среднего или высокого давления.

Различаются запорные устройства и по типу проходного сечения:

  • полнопроходные, внутренний диаметр корпуса (соединительных патрубков) которых равен диаметру магистрального трубопровода.
  • неполнопроходные (сужающие), внутреннее сечение которых меньше сечения трубопровода. Характеризуются повышенным гидравлическим сопротивлением.

По способу управления задвижки могут быть:

  • механическими (вращение маховика происходит в ручном режиме);
  • с ручным приводом от редуктора, облегчающим запуск;
  • с пневмоприводом;
  • с гидроприводом;
  • с электроприводом
  • управляемыми посредством пульта дистанционного управления (ПДУ).

Электропривод и ПДУ при помощи специальных датчиков облегчают и ускоряют управление магистралью, позволяя наладить работу запорной арматуры в автоматическом режиме.

Плюсы и минусы задвижек

Достоинства:

  • простота конструкции и принципа действия;
  • незначительное гидравлическое сопротивление;
  • универсальность и адаптивность к различным условиям эксплуатации (направлению потока, температуре, давлению и носителям);
  • широкий размерный и модельный ряд;
  • небольшая строительная длина.

Недостатки:

  • длительность времени, затрачиваемого на открытие или перекрытие трубопровода;
  • большая строительная высота (особенно модели с выдвижным шпинделем);
  • быстротечное изнашивание уплотнительных материалов;
  • сложность ремонта.

Виды по типам затворов

По конструкции запорного элемента выделяют следующие модификации затворов:

  • клиновые;
  • шиберные (параллельные);
  • шланговые.

Клиновая

Как следует из названия, запорный элемент клиновой задвижки выполнен в форме клинообразного круглого диска, слегка зауженного к низу. Будучи закреплённым на шпинделе, он при вращении маховика поднимается или опускается, открывая или закрывая проход.

По типу запирающего элемента клиновые задвижки подразделяются на модели с:

  • цельным (жёстким) клином;
  • составным клином;
  • упругим клином.

Цельноклиновые

Характеризуются жёсткостью и надёжностью конструкции. При перекрытии потока обеспечивают высокую степень герметичности, а при открытии благодаря жёсткой сцепке элементов не испытывают вибраций.

К недостаткам цельноклиновых моделей относятся:

  • высокая вероятность заклинивания в закрытом положении при работе с высокими температурами;
  • быстрый износ уплотнительных поверхностей;
  • низкая ремонтопригодность. Для выполнения ремонтных работ задвижка снимается с трубопровода, а сам ремонт осуществляется с помощью специального оборудования.

Цельноклиновые модели рекомендуются к работе с низкотемпературными газами или жидкостями (в т.ч. с загрязнёнными).

Задвижки с составным клином

Основной запорный элемент этого вида задвижек представляет собой два диска, соединённых между собой под углом, образующим клин. Такое строение обеспечивает плотное прилегание поверхности дисков к сёдлам корпуса, что соответствует первому классу герметичности (класс «А»), уменьшает износ и облегчает проведение ремонтных работ.

Однако, они, как правило, отличаются большим размером и массой в сравнении с цельноклиновыми устройствами.

По способу междискового соединения затворы классифицируются на:

  • двухдисковые без обоймы, когда диски (тарелки) скрепляются меж собой посредством специальных распорок;
  • двухдисковые с обоймой, к которой крепятся подвижные диски.

Задвижки с упругим клином

В данной модификации диски связываются между собой посредством упругого элемента, обеспечивая максимальный уровень подвижности затвора. Это обеспечивает плотный контакт затвора с сёдлами и одновременно исключает возможность его заклинивания, а также расширяет диапазон рабочих температур и давления.

Модели с упругим клином успешно применяются для работы в обычных трубопроводах, а также в нефтегазовых магистралях.

Однако они не рекомендуются к работе с носителями, в состав которых входят механические примеси.

Шиберная

Запорный элемент шиберной задвижки представляет собой одно- или двухдисковую металлическую пластину (диск), которая перекрывает движение жидкости путём входа в сёдла корпуса или посредством разворота пластины в контуре трубопровода. Иногда шиберные модели выполняют функцию регулировки потока носителя. Наличие упругих элементов на контактирующих поверхностях обеспечивает герметичность.

  • Однодисковые оборудованы по центру шарниром с клиновым распором, посредством которого он управляется.
  • У двухдисковых (параллельных) распор может быть как клиновым, так и пружинным. Этот распор раздвигает две параллельные друг другу пластины при опускании вниз.

По способу действия запорного элемента шиберные агрегаты классифицируются на:

  • возвратно-поступательные;
  • поворотные.

Пластина способна разрезать механические примеси, входящие в состав носителя, поэтому шиберно-ножевые (шиберно-гильотинные) модели чаще всего применяются в канализационных системах, нефтегазовой и целлюлозно-бумажной промышленности.

Шланговая

Этот тип задвижек представляет собой механизм с внутренним упругим каналом (шлангом или патрубком), который деформируется (сжимается или разжимается) под воздействием производимого на него внешнего давления, реализуемого посредством металлического штока (шпинделя).

Эластичный резиновый канал полностью изолирует металлические детали конструкции от соприкосновения с носителем.

Шланговые агрегаты применяются для транспортировки вязких сред (к примеру, в горнодобывающей промышленности для перемещения смеси грунта и воды), а также слабо- и среднеагрессивных жидкостей.

Виды по расположению ходового узла

Ходовой модуль задвижки может быть:

  • с выдвижным шпинделем (штоком).
  • с невыдвижным шпинделем.

Выдвижной шпиндель

Шток, на котором закреплены затворные диски, находится снаружи корпуса и при вращении маховика ввинчивается или вывинчивается из него на высоту затвора.

Наружное расположение ходового узла позволяет следить за его состоянием и своевременно производить техническое обслуживание. Отсутствие воздействия носителя на резьбу снижает износ ходового узла и сальниковых уплотнений.

Невыдвижной шпиндель

Невыдвижной шток находится внутри корпуса запорного устройства в статичном положении. Вращаясь вместе с маховиком, он обеспечивает движение затворных дисков по резьбе. Такая конструкция уменьшает строительную высоту изделий, что облегчает их использование в колодцах, подземных коммуникациях и нефтяных скважинах.

Внутреннее расположение ходового узла препятствует доступу и техническому обслуживанию устройства. Погружение ходового узла в носитель ускоряет его износ вследствие коррозии и воздействия абразивных частиц.

Снизить степень износа позволяет эксплуатация оборудования в трубопроводах с масляными носителями (нефти, минеральных масел и т.п.).

Различаются модели и по типу уплотнения ходового узла:

  • Сальниковые. Обеспечивают максимальную герметичность посредством внешней сальниковой камеры, в которой уложен уплотнительный материал (сальниковая набивка).
  • Сильфонные. Обустроенная во внешнем блоке упругая одно- или двухслойная гофрированная оболочка рассчитана на многоцикловую деформацию и обеспечивает при этом высокий уровень прочности и герметичности.
  • Самоуплотняющиеся. В качестве герметика применяются металлические, резиновые и прочие прокладки по типу колец и шайб. Характеризуются низкой устойчивостью к износу и требуют периодической замены в период эксплуатации изделия.

Виды по материалу и способу изготовления

Задвижки изготавливаются из чугуна, нержавеющей и углеродистой стали и сплавов цветных металлов методом литья, сварки, штамповки или ковки. Широко распространена комбинированная технология, объединяющая ковку, штамповку и в заключении сварку.

  • Литьё применяется для производства чугунных, стальных и алюминиевых агрегатов.
  • Методом сварки штампованных заготовок изготавливаются корпуса задвижек из стали и титановых сплавов.

Сварные технологии позволяют достичь очень высокого класса прочности изделий, которые нашли своё применение даже в атомной энергетике.

Уплотнительные элементы изготавливаются:

  • в форме колец из латуни, фторсодержащих полимеров (фторопластов), полиуретана или резины;
  • с наплавкой на затворную часть твёрдой стали, устойчивой к коррозии (технология «металл по металлу»);
  • методом плазменного напыления эластомера и эпоксидными смолами или упрочнения посредством лазера.

Чугун: плюсы и минусы

Изделия из чугуна недаром заслужили звание самой надёжной запорной арматуры. Технологии плавки серого чугуна с пластинчатым графитом и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом обеспечивают необходимый предел механической прочности изделий при снижении затрат на изготовление. Кроме того чугун и агрегаты из него характеризуются:

  • высокой степенью антикоррозийной устойчивости;
  • низким гидравлическим сопротивлением за счёт низкого коэффициента трения;
  • возможностью использования в широком диапазоне температур (не выше 230⁰C) и давления рабочей среды;
  • длительным периодом эксплуатации благодаря высокой степени износостойкости (30-40 лет);
  • ремпригодностью и возможностью многоразового использования.

К недостаткам чугунных изделий относится:

  • достаточно большой вес, осложняющий перевозку и монтаж оборудования, особенно когда речь идёт о крупногабаритных трубопроводах;
  • пористость структуры, из-за чего на деталях, контактирующих с носителем, образовывается осадок. Модели, внутренний корпус которых дополнительно обработан по технологии наплавки или напыления, лишены этих недостатков.

Для работы с агрессивными носителями применяются задвижки из нержавеющей стали.

Медные сплавы из латуни и бронзы применяются в малогабаритных магистралях с температурой носителя до 150-200⁰C.

Виды по типу подсоединения

Практикуется два метода присоединения запорной арматуры к трубопроводу:

  • фланцевое соединение;
  • приваривание.

Приварные задвижки

Современные технологии сварки обеспечивают максимальную герметичность и прочность соединения. Однако, как правило, приварные изделия выполняются из стали. Сварные чугунные задвижки – большая редкость, т.к. чугун относится к категории трудносвариваемых металлов. В процессе сварки любое отклонение от технологии приводит к растрескиванию чугунного шва.

Фланцевые задвижки

Фланцевое соединение – наиболее распространённый тип стыков элементов трубопровода.

Фланцевые модели оборудованы:

  • плоским торцевым соединением (фланцем), выполненным в форме круга, квадрата или прямоугольника, посредством которого выполняется стыковка с трубопроводом;
  • уплотнительными резиновыми или фторопластовыми кольцами (прокладками), которые обеспечивают герметичность соединения;
  • заглушками (обтюраторами), с помощью которых перекрывается магистраль для проведения ремонта.

Достоинства фланцевого соединения заключается в облегчении монтажа запорной арматуры в труднодоступных местах и быстром разборе при демонтаже.

Маркировка и госты

Изготовление и правила эксплуатации запорной арматуры регулируются государственными стандартами:

  • ГОСТ 3706-93;
  • ГОСТ 5762—2002;
  • ГОСТ 9698-86.

Установленные стандарты маркировки позволяют определить вид и назначение изделия, исходя из общепринятых условных обозначений, где:

  • первые две цифры обозначают тип арматуры (задвижка – 30 или 31);
  • буква – материал, из которого изготовлен корпус. (с – сталь, ч – чугун, нж – нержавейка, тн – титановый сплав и пр.);
  • следующие одна/две цифры – номер модели;
  • следующее буквенное сочетание / буква — материал уплотнителя;
  • далее – обозначение внутреннего диаметра.
Модель задвижки 30ч6бр 30ч6бк 30ч39р (МЗВГ) 30ч39р (МЗВ) 30с41нж 30ч7бк
Тип задвижки параллельная двухдисковая с выдвижным шпинделем обрезиненный клин, невыдвижной шпиндель клиновая с выдвижным штоком параллельная двухдисковая с выдвижным шпинделем
Назначение, рабочая среда Трубопровод, котёл. Вода, пар. Трубопровод. Нефть, масла. Горячее водоснабжение. Вода. Транспортировка воды, пара, масел, нефти и жидких неагрессивных нефтепродуктов, природного газа Транспортировка топливного газа.
Тип подсоединения фланцевое
Давление, Мпа 1,0 1,6 1,0/1,6 1,6 0,6
Рабочая температура 225⁰C 90⁰C 150⁰C 75⁰C 425⁰C 100⁰C
Управление Ручной привод

МЗВ и МЗВГ

Запорная арматура МЗВ и МЗВГ изготавливаются в соответствии с установленными ГОСТами.

Характеристики МЗВ МЗВГ
Клин Обрезиненный
Тип шпинделя Невыдвижной
Материал корпуса Серый чугун
Материал уплотнителя Резина
Материал шпинделя Сталь
ТУ ТУ 3721-014-03219029-2004, ТУ 3721-015-03219029-2004 ТУ 3721-013-03219029-2004
Назначение Водопроводы питьевого снабжения
Коэффициент гидравлического сопротивления  не более 0,2
Номинальнон/рабочее давление, Мпа 1 / 1,6 1,6
Рабочая среда Вода
Температура рабочей среды от 5 до 75⁰C от 5 до 150⁰C
Температура окружающей среды от -15 до +40⁰C
Тип подсоединения Фланцевый
Управление Ручное
Направление подачи рабочей среды Любое
Диаметры, мм От 50 до 300 От 50 до 100
Строительная длина, мм От 150 до 270  От 150 до 190
Строительная высота, мм От 253 до 793 От 253 до 363

Преимущества моделей МЗВ и МЗВГ:

  • Двойное бессальноковое уплотнение шпинделя обеспечивает высокие показатели герметичности.
  • Гарантированный срок эксплуатации – 50 лет.
  • Обрезиненный клин исключает заклинивание затворного механизма.
  • Эпоксидное напыление повышает устойчивость изделия к коррозии.
  • Возможность установки на горизонтальном и вертикальном трубопроводе.
  • Незначительный крутящий момент.

Для чего применяют чугунные фланцевые задвижки с обрезиненным клином?

Во второй половине XX века впервые была изготовлена задвижка, запорный элемент которой был покрыт резиной, выступающей в роли изолятора, герметика и защитного покрытия. С тех пор технология обрезинивания запорной арматуры претерпела некоторые изменения:

  • слой резины может покрывать клин полностью или частично (посредством напыления уплотнительных колец только на торец запора);
  • чугунный корпус изнутри может быть дополнительно прорезинен эпоксидным материалом;
  • на днище отсутствует углубление, являющееся обязательным элементом конструкции других видов задвижек, из-за чего в углублении скапливается осадок в виде грязи, окалины, ржавчины и пр., что снижает герметичность перекрытия.

Преимущества агрегатов с обрезиненным клином:

  • герметичность класса «А», предотвращение образования протечек;
  • защита металлической сердцевины от повреждения и коррозии;
  • отсутствие заклинивания затвора;
  • лёгкость ручного управления, возможность автоматизации процесса;
  • отказ от сальников и манжет, что облегчает эксплуатацию оборудования;
  • двойное уплотнение шпинделя;
  • минимизация гидравлического сопротивления;
  • увеличенный срок службы (до 50 лет).

Недостаток обрезиненного клина заключается в опасность повреждения клина из-за приложения излишней силы: перетягивания, использования ключа или иного предмета в качестве рычага.

Эксплуатация запорной арматуры с обрезиненным клином допускается в трубопроводах с неагрессивным носителем: отопление, водо- и газоснабжение, канализация, пожаротушение и пр.

Срок службы и установка

В среднем период эксплуатации задвижек колеблется в диапазоне от 30 до 50 лет и зависит от:

  • соответствия устанавливаемого оборудования, уплотнительных прокладок и монтажных креплений техническим характеристикам магистрали и рабочей среды;
  • места установки. Монтаж арматурного оборудования должен производиться в местах, доступных для осмотра и обслуживания;
  • соответствия пуско-наладочных работ установленным стандартам.

Правила и этапы монтажа запорного оборудования:

  1. Перекрытие и консервация трубопровода на участке, на котором планируется установка оборудования.
  2. Предмонтажная расконсервация задвижек.
  3. Очистка фланцев задвижки и трубопровода от консервационных смазок, примесей, грязи, песка, окалины и ржавчины по всей длине соприкосновения.
  4. Прокладка между фланцами уплотнительных элементов и равномерное их поджимание.
  5. Выравнивание и фиксация фланцев по диагонали посредством болтов. Не допускается перекашивание или натяжение, деформирующее их конструкцию.
  6. Маховик должен располагаться только в положении «вверх» или «в бок».
  7. Проверка стыков на герметичность. При необходимости – дополнительная герметизация. Опрессовка производится исключительно в положениях «открыто» или «закрыто».

Важно. Подвешивание крупногабаритных агрегатов производится только за патрубки, т.к. другие элементы (маховик, электропривод и т.п.) при подвешивании могут быть повреждены.

Средние цены

Стоимость изделий зависит от ряда показателей:

  • материала, из которого они изготовлены;
  • размера оборудования;
  • типа управления;
  • особенностей конструкции и пр.

В среднем цены на чугунные фланцевые задвижки колеблются в следующих диапазонах:

  • сечение от 50 до 125 мм – 800-2500 руб.;
  • сечение от 150 до 200 мм – 3500-10000 руб.;
  • сечение от 250 до 300 мм – 12000-21000 руб.

Наличие электропривода увеличивает стоимость задвижки в 3-4 раза: к примеру, модель с ручным управлением стоит порядка 8000 руб., то аналогичная с электроприводом будет стоить порядка 27500 руб.

Немаловажное значение на цену оказывает и страна-производитель арматурного оборудования. Так, китайские аналоги дешевле российских в 2 раза, а европейских – в 3 раза.

Следует помнить, что основным ориентиром при выборе продукции должно быть качество. Именно от него будет зависеть работоспособность, эффективность и безаварийность магистрального трубопровода.

Подписывайтесь на наш портал и следите за новыми публикациями.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector