Затворы дисковые Ду 200

Затворы дисковые Ду 200: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Дисковый затвор (также известный как поворотный затвор, заслонка, герметичный клапан или butterfly valve) с условным диаметром прохода 200 мм (Ду 200) представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды. Основным запирающим элементом является диск (тарель), вращающийся вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению потока. Условный проход Ду 200 соответствует номинальному диаметру трубопровода примерно 8 дюймов и является одним из наиболее востребованных типоразмеров в промышленных и коммунальных системах.

Конструктивные особенности и основные компоненты

Конструкция дискового затвора Ду 200 является типовой для данного класса арматуры, но масштабирована и усилена для работы на большом диаметре. Основные компоненты включают:

• Корпус: Изготавливается методом литья или сварки из чугуна (GG25, EN-GJL-250), углеродистой (WCB) или нержавеющей (CF8, CF8M) стали, реже из алюминиевых или никелевых сплавов. Для Ду 200 часто применяются фланцевые корпуса с креплением по стандартам ГОСТ, DIN или ANSI. Корпус может быть разборным (двух- или трехсоставным) или неразборным (сварным).
• Диск (затвор): Элемент, непосредственно перекрывающий поток. Для Ду 200 изготавливается из материалов, стойких к эрозии и кавитации: нержавеющая сталь, углеродистая сталь с покрытием (эпоксидное, никелевое), дуплексные стали. Форма диска (линзообразная, двояковыпуклая) оптимизирована для минимального гидравлического сопротивления в открытом положении.
• Уплотнение: Критически важный узел. Состоит из седлового уплотнения в корпусе и периферийного уплотнения на диске. Материалы: EPDM, NBR, Viton (FKM), PTFE, металлические кольца (для высоких температур). В затворах с эксцентриситетом (двойным или тройным) достигается бесконтактная работа диска и седла, что значительно увеличивает ресурс.
• Шпиндель (вал): Передает крутящий момент от привода к диску. Для Ду 200 выполняется, как правило, из нержавеющей стали (например, 2Cr13) с защитой от вырыва. В ответственных применениях шпиндель выполняется цельным (нераздельным) с диском для исключения риска отсоединения.
• Присоединительные концы: Для Ду 200 преобладает фланцевое исполнение (например, фланцы по ГОСТ 33259-2015 (PN10/16), DIN EN 1092-1, ASME B16.5 Class 150). Реже встречаются межфланцевое (wafer) или стяжное (lug wafer) исполнение.
• Привод: Управление затвором Ду 200 может осуществляться вручную (с помощью рычага или редуктора с маховиком), электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом. Выбор привода зависит от требуемого момента, скорости срабатывания и степени автоматизации.

Классификация и типы дисковых затворов Ду 200

Затворы классифицируются по нескольким ключевым признакам:

• По типу уплотнения: С резиновым (эластомерным) седлом (самые герметичные, но с ограничением по температуре), с фторопластовым (PTFE) седлом (химическая стойкость), с металлическим седлом (fire-safe исполнение, высокие температуры).
• По расположению оси диска и конструкции шпинделя: Центральные (соосные), эксцентриковые (смещенные): одинарные (1-й эксцентриситет), двойные (2-й эксцентриситет), тройные (3-й эксцентриситет). Эксцентриковые затворы Ду 200 обеспечивают более долгий срок службы за счет отсутствия трения диска о седло в процессе открытия/закрытия.
• По типу присоединения: Фланцевые (наиболее распространены для Ду 200), межфланцевые (wafer), под приварку, стяжные (lug).
• По материалу корпуса: Чугунные, стальные, нержавеющие, биметаллические.

Области применения и рабочие среды

Дисковые затворы Ду 200 находят широкое применение в системах с большими диаметрами трубопроводов:

• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные сети холодной и горячей воды, очистные сооружения, насосные станции. Используются затворы с резиновым (EPDM, NBR) уплотнением.
• Теплоэнергетика и ЖКХ: Тепловые сети (в качестве запорной арматуры на ответвлениях, в ЦТП, ИТП), системы вентиляции и кондиционирования. Требуются исполнения, рассчитанные на температуру до 150-200°C.
• Нефтегазовая и химическая промышленность: Транспортировка нефтепродуктов, агрессивных сред, сжиженных газов. Применяются стальные затворы с тройным эксцентриситетом и уплотнением из FKM или PTFE, часто с противопожарным исполнением (API 607/API 6FA).
• Пожаротушение: В качестве узловых задвижек в спринклерных и дренчерных системах. Обязательно соответствие нормам по гидравлическому сопротивлению и надежности.
• Судостроение и вентиляция: Системы балластировки, вентиляции больших сечений.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе дискового затвора Ду 200 необходимо учитывать следующий комплекс параметров:

Параметр	Типичные значения/исполнения для Ду 200	Комментарий
Условный диаметр (DN)	200 мм (8″)	Соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода.
Условное давление (PN)	PN10, PN16, PN25; Class 150, Class 300	Давление, на которое рассчитан корпус при температуре 20°C. Для Ду 200 PN16 является наиболее распространенным.
Рабочая температура	От -20°C до +120°C (EPDM) От -30°C до +200°C (FKM/Viton) До +425°C (металл/металл)	Определяется материалом уплотнения и корпуса.
Степень герметичности	Класс А (нулевая утечка) по ГОСТ 9544 Класс VI по MSS SP-72 / API 598	Для газовых сред и критичных применений требуется высший класс.
Крутящий момент	300 — 800 Нм (в зависимости от давления и конструкции)	Критичный параметр для выбора типа и размера привода.
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)	0.2 — 0.6 (в открытом состоянии)	Значительно ниже, чем у задвижек, что снижает энергозатраты на перекачку.
Материал корпуса	Чугун ВЧШГ (EN-GJS-400-18), Сталь 25Л (WCB), Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (CF8)	Выбор зависит от агрессивности среды и требований к прочности.
Материал уплотнения	EPDM, NBR, FKM/Viton, PTFE, металлическое седло	Определяет химическую и температурную стойкость.
Тип привода	Ручной (рычаг/редуктор), электрический (многооборотный/неполноповоротный), пневматический (пружинный/двойного действия)	Выбор по условиям автоматизации, наличию энергоносителя и требуемой скорости.

Сравнение с задвижками и шаровыми кранами на диаметре Ду 200

На диаметре 200 мм выбор между задвижкой, шаровым краном и дисковым затвором особенно важен с экономической и технической точек зрения.

• Против задвижки: Затвор Ду 200 значительно легче и компактнее (строительная длина ~100-150 мм против ~600-800 мм у задвижки), дешевле, быстрее срабатывает, имеет меньший износ. Однако уступает в ремонтопригодности шпинделя и сальника в полевых условиях и, как правило, имеет более низкое допустимое рабочее давление.
• Против шарового крана: Шаровой кран Ду 200 обладает абсолютной герметичностью и минимальным гидросопротивлением, но его стоимость и габариты (особенно полнопроходного исполнения) существенно выше. Затвор выигрывает по цене и массе, а современные эксцентриковые модели приближаются к нему по герметичности. Шаровой кран часто предпочтительнее для газовых сред.

Таким образом, дисковый затвор Ду 200 является оптимальным компромиссом по совокупности факторов: стоимость, вес, габариты, гидравлика, надежность.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж критичен для долговечной работы затвора Ду 200.

• Монтаж: Запрещается использовать затвор в качестве элемента для компенсации несоосности фланцев. Фланцы трубопровода должны быть параллельны и совмещены без перекоса. Затяжка болтов должна производиться крест-накрест с рекомендованным моментом, указанным в паспорте изделия. При межфланцевом монтаже необходимо убедиться, что диск находится в приоткрытом положении (примерно 10°) для предотвращения повреждения уплотнения.
• Эксплуатация: Не рекомендуется использовать затвор для точного регулирования потока в промежуточных положениях при высоких перепадах давления, так как это приводит к кавитационному износу диска и уплотнения. Для этих целей существуют специальные регулирующие затворы. Положение «открыто» — диск повернут параллельно потоку, «закрыто» — перпендикулярно.
• Обслуживание: Плановое обслуживание включает визуальный осмотр, проверку герметичности, смазку подшипниковых узлов и штока (если предусмотрено), контроль момента срабатывания. Ремонт, как правило, заключается в замене комплекта уплотнений (седла и диска) или сальникового уплотнения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается затвор Ду 200 с эксцентриситетом от центрального?

Центральный затвор имеет ось вращения диска, проходящую через его центр и центр седла. В эксцентриковых моделях ось смещена относительно центра диска (1-й эксцентриситет), а часто также относительно оси трубопровода (2-й эксцентриситет) и плоскости седла (3-й эксцентриситет). Это позволяет диску отходить от седла при открытии, исключая трение и износ. Для Ду 200 эксцентриковые затворы предпочтительнее в ответственных системах с частыми срабатываниями или абразивными средами.

Можно ли использовать дисковый затвор Ду 200 для регулирования расхода?

Стандартные затворы, особенно с эластомерным уплотнением, не предназначены для точного регулирования. В частично открытом положении турбулентный поток вызывает вибрацию и эрозию диска. Для регулирования на больших диаметрах применяются специальные регулирующие дисковые затворы с профилированным диском и плунжерным приводом, либо следует рассмотреть другие типы арматуры (шаровые краны с сегментным шаром, регулирующие клапаны).

Какое уплотнение выбрать для горячей воды (130°C)?

Для температур до 130°C оптимальным выбором является этилен-пропиленовый каучук (EPDM), который обладает хорошей стойкостью к горячей воде и пару. Для более высоких температур (до 150-180°C) следует рассматривать фторкаучук (Viton/FKM). Важно учитывать, что температура влияет на допустимое давление: с ее ростом номинальное давление PN снижается.

Что означает исполнение «fire-safe» для дискового затвора Ду 200?

Исполнение с пожаробезопасностью (fire-safe) означает, что при возгорании и выгорании основного мягкого уплотнения (например, PTFE) металлическое седло, выполненное по специальной конструкции, обеспечит минимально допустимую герметичность для предотвращения распространения пламени. Такие затворы сертифицируются по стандартам API 607, API 6FA, ISO 10497 и обязательны для применения на нефтегазовых объектах.

Как правильно подобрать привод для затвора Ду 200?

Подбор привода осуществляется на основе расчетного крутящего момента (Mр), который зависит от перепада давления, типа затвора и среды. Для Ду 200 PN16 с водой момент может составлять 400-600 Нм. Номинальный момент привода (Mн) должен превышать Mр с запасом 20-30%. Также учитываются: скорость срабатывания, напряжение питания (для электропривода), тип управления (дискретный, модулирующий), наличие ручного дублера и взрывозащищенное исполнение (Ex).

Почему при монтаже затвор Ду 200 рекомендуют открывать на 10%?

Эта мера предосторожности необходима для межфланцевых (wafer) затворов. При стягивании фланцев трубопровода возможно смещение и деформация корпуса затвора, что может привести к заклиниванию диска или повреждению уплотнения, если диск находится в закрытом положении. Открытый диск свободно центрируется между фланцами.

Заключение

Дисковый затвор Ду 200 является высокоэффективным и экономичным решением для запорно-регулирующих функций на магистральных трубопроводах среднего диаметра. Его выбор требует тщательного анализа рабочих условий: давления, температуры, химического состава среды, цикличности работы и требований к герметичности. Современные конструкции с эксцентриситетами и широким выбором материалов уплотнений значительно расширили область их применения, вплоть до ответственных систем в энергетике и нефтегазовой отрасли. Правильный монтаж, эксплуатация в рекомендованном диапазоне и плановое техническое обслуживание обеспечивают многолетнюю безотказную работу данного типа арматуры.