Затворы дисковые Ду100

Затворы дисковые Ду100: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Дисковый затвор (также известный как поворотный затвор, заслонка, butterfly valve) с условным диаметром Ду100 — это запорная, регулирующая или отсечная арматура, в которой запирающий элемент выполнен в форме диска, вращающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению потока рабочей среды. Номинальный диаметр 100 мм (Ду100) является одним из наиболее востребованных в инженерных системах, трубопроводах среднего давления и вентиляционных установках, что обусловлено балансом между пропускной способностью, габаритами и стоимостью.

Конструктивные особенности дисковых затворов Ду100

Конструкция стандартного дискового затвора Ду100 включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус. Изготавливается из чугуна (ВЧШГ, ЧШГ), углеродистой или нержавеющей стали, латуни, алюминиевых сплавов. Для Ду100 распространены литые корпуса с фланцевым присоединением по ГОСТ, DIN, ANSI или межфланцевым (стяжным) исполнением.
• Диск (заслонка). Форма диска оптимизирована для минимального гидравлического сопротивления в открытом положении. Материалы: нержавеющая сталь (AISI 304, 316), углеродистая сталь с покрытием (эпоксидное, никелирование), алюминиевые сплавы, дуплексные стали. Для систем с высокими требованиями к чистоте применяются диски без цапф (так называемые бесцапфовые затворы).
• Уплотнение. Наиболее критичный элемент, определяющий герметичность и область применения. Уплотнительные кольца могут быть установлены в корпусе (резиновое седло) или на диске. Материалы уплотнений:
  • EPDM (этилен-пропиленовый каучук): для воды, пара, слабоагрессивных сред, температурный диапазон -25°C до +130°C.
  • NBR (нитрил-бутадиеновый каучук): для масел, топлива, углеводородов, температурный диапазон -15°C до +80°C.
  • FPM/Витон (фторкаучук): для агрессивных сред, кислот, щелочей, температурный диапазон -20°C до +180°C.
  • PTFE (политетрафторэтилен): для высокоагрессивных химических сред и высоких температур (до +200°C).
• Вал (шпиндель). Соединяет диск с приводом. Может быть цельным (сквозным) или раздельным (двухопорным). Материал — обычно нержавеющая сталь. Уплотнение вала обеспечивается сальниковыми набивками или торцевыми уплотнительными кольцами.
• Привод. Управление может быть ручным (рычаг, редуктор с маховиком), электрическим, пневматическим или гидравлическим. Для Ду100 распространены как ручные, так и приводные исполнения.

Классификация и технические характеристики

Дисковые затворы Ду100 классифицируются по нескольким ключевым параметрам, которые необходимо учитывать при подборе.

По типу присоединения:

• Фланцевый: Имеет собственные фланцы, соответствующие стандартам. Наиболее распространенный тип для стационарных трубопроводов.

Межфланцевый (стяжной): Устанавливается между фланцами трубопровода и стягивается шпильками. Отличается малым строительным весом и длиной.

• Под приварку: Корпус имеет патрубки для приварки встык к трубопроводу. Применяется для ответственных систем.

По типу уплотнения и герметичности:

• С резиновым (эластомерным) седлом: Обеспечивают высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2016 (нулевая утечка). Не подходят для высоких температур и абразивных сред.
• С металл-металл (конусные): Диск и седло выполнены из металла. Применяются для высоких температур (свыше 400°C), но герметичность обычно ниже.
• С PTFE-уплотнениями: Для химически агрессивных сред.

Основные технические параметры для затворов Ду100 представлены в таблице:

Параметр	Типичные значения / варианты для Ду100
Условный диаметр (DN)	100 мм
Условное давление (PN)	PN6, PN10, PN16, PN25. Наиболее распространен PN16 (16 бар).
Рабочая температура	Зависит от материала уплотнения: от -60°C (специальные каучуки) до +600°C (металлические седла).
Рабочая среда	Вода, пар, воздух, газы, нефтепродукты, слабоагрессивные жидкости, суспензии.
Коэффициент пропускной способности (Kvs)	Приблизительно 160-220 м³/ч для полнопроходного исполнения.
Стандарты фланцев	ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12815-80), DIN EN 1092-1, ASME/ANSI B16.5.
Класс герметичности по ГОСТ 9544	Класс А (нулевая утечка), Б, В, С, D (для затворов с эластомерным седлом обычно А).
Угол поворота диска	От 0° (закрыто) до 90° (открыто). Регулирующие затворы часто работают в диапазоне 15°-75°.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Дисковые затворы Ду100 находят широкое применение благодаря компактности, надежности и относительно низкой стоимости.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: В системах теплоснабжения (тепловые сети, ИТП, ЦТП) для отключения и регулирования потоков теплоносителя (вода, пар). В системах водоснабжения и водоотведения.
• Вентиляция и кондиционирование: В качестве воздушных заслонок (дросселей) на воздуховодах большого сечения для регулирования расхода воздуха.
• Химическая и нефтегазовая промышленность: Для неагрессивных и умеренно агрессивных сред при условии правильного подбора материалов корпуса, диска и уплотнения.
• Судостроение: В системах балластных, пожарных и общесудовых трубопроводов.
• Пожаротушение: В спринклерных и дренчерных системах.

Критерии выбора и особенности монтажа

При выборе дискового затвора Ду100 необходимо последовательно оценить следующие параметры:

1. Рабочая среда: Химический состав, наличие абразивных частиц, температура.
2. Давление: Максимальное рабочее и пробное давление в системе. Учитывать возможность гидроударов.
3. Требуемая герметичность: Класс «А» для критичных систем.
4. Режим работы: Запорный (открыто/закрыто) или регулирующий. Для регулирования требуются затворы с соответствующей пропускной характеристикой (чаще всего линейной или логарифмической) и износостойким уплотнением.
5. Тип привода: Ручной привод допустим при доступности и небольшом усилии на маховике. Для дистанционного, автоматического управления или больших усилий необходим электрический, пневматический или гидравлический привод. Момент срабатывания привода должен превышать расчетный крутящий момент затвора.
6. Материалы: Корпус — по давлению и среде; диск — по среде и износостойкости; уплотнение — по температуре и химической стойкости.

Особенности монтажа:

• Межфланцевый затвор должен устанавливаться между фланцами без перекоса. Затяжка шпилек должна производиться крест-накрест с рекомендованным производителем моментом затяжки.
• Фланцевый затвор требует установки прокладки, соответствующей рабочей среде.
• При монтаже необходимо обеспечить свободный ход диска на всем протяжении 90°. Затвор должен быть установлен с учетом направления потока, если это указано производителем (обычно стрелка на корпусе).
• Рекомендуется, особенно для регулирующих затворов, устанавливать их на прямых участках трубопровода до и после затвора (обычно не менее 5Ду).
• Вал затвора в закрытом положении, особенно для больших диаметров, должен быть ориентирован горизонтально для равномерного износа уплотнений.

Преимущества и недостатки по сравнению с другой запорной арматурой (задвижки, шаровые краны)

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки
Дисковый затвор Ду100	Компактность и малый вес (особенно межфланцевый). Быстрое открытие/закрытие (1/4 оборота). Относительно низкая стоимость. Хорошие регулирующие свойства. Малая строительная длина.	Создает гидравлическое сопротивление даже в открытом положении (диск в потоке). Ограниченная стойкость уплотнений к высоким температурам и абразивам. Возможность заклинивания диска при длительной эксплуатации в загрязненных средах без обслуживания.
Задвижка клиновая Ду100	Прямолинейный поток, минимальные потери давления. Высокая надежность в тяжелых условиях. Двусторонняя герметичность.	Большая строительная высота и вес. Медленное открытие/закрытие. Склонность к заклиниванию в закрытом положении. Сложное регулирование потока.
Шаровой кран Ду100	Высокая герметичность (как правило, класс А). Прямолинейный поток в полнопроходном исполнении. Простая конструкция, удобство управления.	Высокая стоимость, особенно на большие диаметры. Большой крутящий момент для управления. Ограничения по температуре для полимерных седел. Нерекомендуем для регулирования в полуоткрытом положении.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается затвор от задвижки и шарового крана?

Основное отличие — в конструкции запирающего элемента и его движении. В затворе — это диск, вращающийся вокруг оси; в задвижке — клин или шибер, движущийся перпендикулярно потоку; в шаровом кране — сферическая пробка с отверстием. Это определяет различия в габаритах, гидравлическом сопротивлении, скорости срабатывания и применимости для регулирования.

Можно ли использовать дисковый затвор Ду100 для регулирования расхода?

Да, дисковые затворы, особенно с специальным профилем диска и износостойкими уплотнениями, успешно применяются для регулирования. Однако важно выбирать модели, предназначенные для этой задачи, так как стандартные запорные затворы при частом регулировании в промежуточных положениях могут быстро изнашивать уплотнение.

Какой материал уплотнения выбрать для горячей воды (t=110°C)?

Для температуры 110°C стандартный EPDM приближается к верхней границе своего диапазона. Рекомендуется выбрать уплотнение из FPM/Витона или, для большей надежности, PTFE. Для чистого пара также может применяться металлическое седло.

Что означает «полнопроходный» затвор?

Полнопроходный (full bore) затвор имеет диаметр отверстия диска в открытом положении, практически равный внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Это минимизирует потери давления. Существуют также неполнопроходные (reduced bore) затворы, где диаметр диска меньше диаметра трубопровода, что снижает крутящий момент и стоимость, но увеличивает гидравлические потери.

Как правильно ориентировать затвор при монтаже?

Общее правило: вал затвора в закрытом положении должен располагаться горизонтально. Это предотвращает скопление шлама в нижней части и обеспечивает равномерный износ уплотнений. Установка вала вертикально возможна, но не рекомендуется для сред с твердыми включениями. Направление потока обычно не критично для симметричных дисков, но следует соблюдать указания производителя.

Требуется ли техобслуживание дисковых затворов?

Да, периодическое обслуживание необходимо. Оно включает визуальный осмотр, проверку герметичности, смазку подшипниковых узлов и штока (если предусмотрено конструкцией), проверку работы привода и уплотнения штока. Для ответственных систем составляется график планово-предупредительных ремонтов.

Заключение

Дисковый затвор Ду100 представляет собой универсальный, экономичный и эффективный тип трубопроводной арматуры для широкого спектра применений в энергетике, ЖКХ и промышленности. Его правильный выбор, основанный на тщательном анализе рабочих параметров среды, давления, температуры и режима эксплуатации, определяет надежность и долговечность работы всего узла трубопровода. Ключевыми аспектами являются корректный подбор материалов уплотнения и типа привода, а также соблюдение правил монтажа и обслуживания. По сравнению с задвижками и шаровыми кранами аналогичного диаметра затворы часто выигрывают в цене, массе и габаритах, что делает их предпочтительным решением для многих инженерных систем.