Затворы дисковые ЗДМ
Затворы дисковые ЗДМ: конструкция, применение и технические характеристики
Затвор дисковый межфланцевый (ЗДМ) представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах. Принцип действия основан на повороте диска (заслонки), установленного на валу, на 90 градусов от полностью открытого до полностью закрытого положения. Основное конструктивное отличие ЗДМ – отсутствие собственного корпуса с присоединительными патрубками. Затвор монтируется между фланцами трубопровода, что обеспечивает компактность, малый вес и простоту установки.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция затвора ЗДМ включает несколько ключевых компонентов:
- Корпус (рама): Обычно изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали (сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, AISI 304/316). Представляет собой кольцо, внутри которого вращается диск. Имеет уплотнительные поверхности для монтажа между фланцами.
- Диск (заслонка): Основной запирающий элемент. Может быть выполнен в виде плоского или двояковыпуклого (линзовидного) диска. Материалы: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун с покрытием (резина, эпоксидка). Форма диска оптимизирована для обеспечения герметичности и минимального гидравлического сопротивления.
- Уплотнение: Критически важный узел. Состоит из седлового уплотнения, установленного в корпусе, и периметрового уплотнения на диске. Наиболее распространены уплотнения из EPDM, NBR (нитрил), Viton (фторкаучук), PTFE (фторопласт). Выбор материала зависит от температуры и агрессивности среды.
- Вал (шпиндель): Передает крутящий момент от привода к диску. Выполняется из нержавеющей стали для защиты от коррозии и заедания. Соединение вала с диском может быть фиксированным или плавающим для компенсации перекосов.
- Присоединительные размеры: Соответствуют ГОСТ, DIN или ANSI стандартам. Давление и диаметр определяют количество и диаметр отверстий под шпильки/болты на корпусе затвора.
- Ручной: С маховиком или редуктором. Применяются для трубопроводов малых и средних диаметров (до DN300), где усилие оператора достаточно для управления.
- Электрический (ЗДМ-Э): С электроприводом. Используются в автоматизированных системах управления, на труднодоступных или крупногабаритных трубопроводах (DN350 и выше).
- Пневматический/Гидравлический: С пневмо- или гидроцилиндром. Применяются во взрывоопасных зонах или при наличии соответствующего источника энергии.
- С резиновым уплотнением (мягкое): Обеспечивает высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015. Рабочая температура ограничена свойствами эластомера (обычно от -20°C до +120°C для EPDM).
- С металлическим уплотнением: Используется для высоких температур (до +600°C) и агрессивных сред. Герметичность, как правило, ниже (класс «В» или «С»).
- С PTFE уплотнением: Для химически агрессивных сред.
- Системы технического водоснабжения (ТВС): Для перекрытия потоков охлаждающей воды на входе и выходе градирен, конденсаторов турбин.
- Тепловые сети (теплофикация): В качестве запорной арматуры на ответвлениях, для дренажных линий, в системах подпитки.
- Системы пожаротушения: В магистралях подачи воды к спринклерным системам и гидрантам.
- Вентиляционные системы и газоходы: Затворы с электроприводом используются для регулирования потоков дымовых газов или воздуха.
- Водоподготовка и химводоочистка (ХВО): Для управления потоками реагентов, очищенной и обессоленной воды.
- Подготовка фланцев: Фланцы трубопровода должны быть соосными, параллельными и очищенными от окалины и грязи. Расстояние между фланцами должно соответствовать строительной длине затвора.
- Установка затвора: Затвор размещается между фланцами без перекосов. Важно обеспечить свободное вращение диска до затяжки крепежа.
- Затяжка крепежных элементов: Болты или шпильки должны затягиваться крест-накрест с постепенным увеличением момента, указанного в паспорте изделия. Это предотвращает деформацию корпуса и нарушение герметичности.
- Проверка работы: После монтажа необходимо несколько раз полностью открыть и закрыть затвор, убедившись в отсутствии заеданий.
- Компактность и малый вес: Значительно меньше, чем у задвижек аналогичного диаметра, что снижает нагрузку на трубопровод и упрощает монтаж.
- Простота конструкции и обслуживания: Минимальное количество деталей, легкая замена уплотнений.
- Быстрое срабатывание: Поворот на 90° осуществляется быстро, что критично для аварийного отключения участков.
- Универсальность монтажа: Может устанавливаться в любом пространственном положении.
- Относительно низкая стоимость: Особенно для больших диаметров (DN300+).
- Ограниченное давление: Как правило, не превышает PN25 для стандартных конструкций.
- Гидравлическое сопротивление: В открытом положении диск частично перекрывает проход, создавая большее сопротивление, чем полнопроходная арматура.
- Износ уплотнений при регулировании: Резиновые уплотнения подвержены эрозии при длительной работе в режиме дросселирования.
- Ограничения по температуре для мягких уплотнений: Рабочий диапазон определяется материалом седла.
- EPDM: Вода (холодная и горячая до +120°C), пар низкого давления, щелочи, слабые кислоты. Не устойчив к маслам и углеводородам.
- NBR (Нитрил): Вода, воздух, нефтепродукты, масла, сжиженный газ (до +80°C).
- Viton (FKM): Агрессивные химические среды, углеводороды, высокие температуры (до +150°C). Дорогой.
- PTFE (Фторопласт): Химически агрессивные среды, высокие температуры (до +200°C). Обеспечивает очень низкое трение.
Классификация и типоразмеры
Затворы ЗДМ классифицируются по нескольким ключевым параметрам:
По типу привода:
По типу уплотнения:
Типоразмерный ряд ЗДМ охватывает диаметры от DN50 до DN2000 и более. Номинальное давление (PN) для стандартных моделей обычно составляет PN6, PN10, PN16. Для энергетики и нефтегазовой отрасли выпускаются затворы на PN25 и выше.
| Условный проход, DN | Диаметр, Dу, мм | Строительная длина, L, мм (примерная) | Масса (ручной), кг (примерная) | Рекомендуемый тип привода для DN ≥ |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 165 | 43 | 4.5 | 300 |
| 100 | 215 | 46 | 8.5 | 300 |
| 200 | 280 | 52 | 18 | 300 |
| 300 | 390 | 60 | 40 | Электрический/редукторный |
| 500 | 600 | 85 | 120 | Электрический |
| 800 | 900 | 110 | 350 | Электрический |
Область применения в энергетике и смежных отраслях
В энергетическом секторе затворы ЗДМ нашли широкое применение благодаря своей надежности и простоте обслуживания.
Важным ограничением является применение для сред с высокими температурами (свыше +120°C для резиновых уплотнений) и высоким давлением (свыше PN25). В таких условиях чаще используются задвижки или шаровые краны.
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечной работы затвора. Ключевые этапы:
Эксплуатация требует периодической проверки состояния уплотнений и смазки подшипниковых узлов (если они предусмотрены). При потере герметичности производится замена уплотнительных колец. Затворы с резиновым уплотнением не должны использоваться в качестве регулирующей арматуры в полуоткрытом положении при высоких скоростях потока, так как это приводит к кавитационному износу диска и резины.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры
Преимущества:
Недостатки:
| Параметр | Затвор дисковый ЗДМ | Задвижка | Кран шаровый |
|---|---|---|---|
| Строительная длина | Минимальная | Максимальная | Малая |
| Вес | Малый | Большой | Средний |
| Герметичность | Высокая (с мягким уплотнением) | Высокая (клиновая) | Очень высокая |
| Регулирование потока | Возможно, но не рекомендуется для резиновых уплотнений | Невозможно | Возможно (специальные исполнения) |
| Применение для больших DN (≥500) | Оптимально по цене и весу | Тяжелая, дорогая, требует места | Очень дорогой, большой крутящий момент |
| Ремонтопригодность в линии | Замена уплотнений возможна без демонтажа (часто) | Сложный ремонт, часто требуется демонтаж | Обычно не ремонтируется, подлежит замене |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Какой класс герметичности обеспечивает затвор ЗДМ с резиновым уплотнением?
Современные затворы ЗДМ с качественным резиновым уплотнением (EPDM, NBR) обеспечивают класс герметичности «А» по ГОСТ 9544-2015 (полная непроницаемость) как в положении «закрыто», так и при испытаниях на прочность корпуса. Это соответствует нулевой утечке.
2. Можно ли использовать ЗДМ для регулирования расхода среды?
Конструктивно такая возможность есть, и многие производители указывают в характеристиках возможность регулирования. Однако для сред с абразивными включениями или при высоких перепадах давления это приводит к ускоренному износу и эрозии резинового уплотнения по кромке диска. Для постоянного регулирования рекомендуется использовать специализированные регулирующие затворы с металлокерамическими уплотнениями или дисковые поворотные затворы с иной геометрией диска.
3. Как правильно подобрать материал уплотнения?
Выбор зависит от рабочей среды и температуры:
4. Что означает обозначение ЗДМ-1-200-16 и как его расшифровать?
Это условное обозначение по общепринятой схеме:
ЗДМ – Затвор Дисковый Межфланцевый.
1 – Исполнение по материалу (например, чугун/сталь).
200 – Условный проход DN200.
16 – Номинальное давление PN16.
В конце могут добавляться буквы, обозначающие тип привода (Э – электрический, П – пневматический) и материал уплотнения. Точная расшифровка всегда приведена в техническом паспорте производителя.
5. Требуется ли обслуживание подшипников вала?
В стандартных затворах ЗДМ для воды общепромышленного назначения часто используются втулки скольжения из антифрикционных материалов (например, PTFE-композитов), не требующие смазки. В затворах для тяжелых условий или больших диаметров устанавливаются подшипники качения, которые требуют периодической проверки и смазки через пресс-масленку согласно регламенту производителя.
6. Как монтировать затвор на существующий трубопровод, если расстояние между фланцами меньше строительной длины затвора?
Монтаж в таком случае невозможен и является грубым нарушением. Принудительная стяжка фланцев приведет к деформации корпуса затвора, заклиниванию диска и разрушению уплотнений. Необходимо либо переварить трубопровод, обеспечив правильное межфланцевое расстояние, либо использовать арматуру с иной (меньшей) строительной длиной.
Заключение
Затворы дисковые межфланцевые ЗДМ являются оптимальным технико-экономическим решением для систем с большими диаметрами трубопроводов, низким и средним давлением, где требуются надежное запирание потока, компактность и простота обслуживания. Правильный подбор по параметрам среды (температура, химический состав), давлению и диаметру, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации гарантируют длительный и безотказный срок службы данной арматуры в энергетических и промышленных системах. При выборе между различными типами запорной арматуры для задач отключения участков сетей водоснабжения, вентиляции и технических сред затворы ЗДМ заслуженно занимают одну из лидирующих позиций.