Клапаны Ду 20

Клапаны Ду 20: технические характеристики, типы, применение и подбор

Условный диаметр (Ду, DN) 20 мм является одним из наиболее распространенных типоразмеров трубопроводной арматуры в энергетике, ЖКХ и промышленных системах. Клапаны Ду 20 предназначены для управления потоками рабочих сред (вода, пар, теплоноситель, газ, масло, химические реагенты) в трубопроводах малого и среднего диаметра. Их основная функция – отключение, регулирование, смешивание или защита технологических линий и оборудования. Выбор конкретного типа клапана определяется параметрами среды, требованиями к герметичности, способом управления и условиями эксплуатации.

Основные типы клапанов Ду 20 и их конструктивные особенности

Классификация клапанов осуществляется по функциональному назначению и конструктивному исполнению запорного органа.

1. Запорные клапаны (вентили)

Предназначены для полного перекрытия потока. Отличаются тем, что поток среды в них изменяет направление дважды, что приводит к повышенному гидравлическому сопротивлению. Запорный орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока. Основные виды:

Клапаны проходные: Устанавливаются на прямых участках трубопровода. Монтажное положение – любое, но предпочтительно шпинделем вверх.
Клапаны угловые: Соединяют перпендикулярные участки трубопровода, позволяя изменять направление потока на 90°.
Клапаны прямоточные: Имеют наклонный шпиндель и удлиненный корпус для снижения гидравлических потерь.

Материал уплотнения затвора: латунь/бронза, фторопласт (PTFE), EPDM, терморасширенный графит. Для энергетики критически важна класс герметичности по ГОСТ 9544-2016 (классы A, B, C, D для запорной арматуры).

2. Запорно-регулирующие клапаны

Комбинированные устройства, совмещающие функции отключения и точного регулирования расхода или давления. Имеют специальный профиль плунжера (линейный, равнопроцентный, быстрооткрывающийся) и усиленный узел сальникового уплотнения для длительной работы в промежуточных положениях. Управляются, как правило, ручным штурвалом или приводом.

3. Обратные клапаны

Предназначены для автоматического предотвращения обратного потока среды. Типы по конструкции:

Подъемные (пружинные): Затвор (золотник) перемещается перпендикулярно оси потока. Отличаются высокой герметичностью, требуют установки строго на горизонтальных участках.
Поворотные (захлопки): Затвор поворачивается вокруг оси, расположенной вне проходного сечения. Могут устанавливаться в любом положении, менее чувствительны к загрязненной среде.
Шаровые обратные: Затвор выполнен в виде шара. Компактны, для Ду 20 применяются реже.

4. Предохранительные клапаны

Автоматические устройства для защиты систем от превышения давления путем сброса излишков среды. Для Ду 20 чаще применяются пружинные клапаны прямого действия. Ключевые параметры: давление настройки (P_уст), давление начала открытия, давление полного открытия и давление закрытия. Подлежат обязательной сертификации и периодической поверке для ответственных систем.

5. Редукционные клапаны (редукторы давления)

Автоматически поддерживают заданное более низкое давление на выходе («после себя») независимо от колебаний входного давления. Принцип действия основан на балансе сил давления среды и настройки пружины или мембраны. Широко используются в системах водоснабжения, пневматики, на вспомогательных линиях ТЭЦ.

Критерии выбора и технические параметры

Подбор клапана Ду 20 требует комплексного анализа следующих характеристик:

1. Условное, рабочее и пробное давление

Обозначается как Ру (PN). Определяет стойкость корпуса и соединений к давлению.

Ру 16 (PN16): до 1.6 МПа (16 бар) – наиболее распространенный ряд для водоснабжения, отопления.
Ру 25 (PN25): до 2.5 МПа – для систем пара низкого давления, технологических линий.
Ру 40, 63, 100 (PN40, PN63, PN100): для энергетических установок высокого давления, магистральных трубопроводов.

Рабочее давление должно быть ≤ Ру. Пробное давление (испытательное) обычно в 1.5 раза выше Ру.

2. Материал корпуса и внутренних элементов

Определяется агрессивностью среды, температурой и давлением.

Материал	Типовое применение	Температурный диапазон	Примечания
Латунь ЛС59-1	Водоснабжение, сжатый воздух, газ	-20…+120°C	Коррозионная стойкость, не для агрессивных сред
Углеродистая сталь 25Л, 30Л	Пар, горячая вода, нефтепродукты	-40…+425°C	Высокая прочность, требует защиты от коррозии
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, 20Х13	Агрессивные среды, пищевая, химическая промышленность	-60…+450°C	Высокая коррозионная и эрозионная стойкость
Чугун ВЧШГ (ковкий)	Водоснабжение, отопление	-15…+350°C	Не для ударных нагрузок и гидроударов

3. Тип присоединения к трубопроводу

Резьбовое (муфтовое): Наиболее распространено для Ду 20 (резьба внутренняя G¾» или наружная R¾»). Применяется в системах низкого и среднего давления. Требует уплотнения (лента ФУМ, нить, лен).
Фланцевое: По ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12815-80). Фланцы Ду 20 Ру 16 имеют 4 отверстия под болты. Обеспечивает легкий монтаж/демонтаж, используется для высоких давлений и ответственных систем.
Под приварку: Присоединительные патрубки для стыковой или раструбной сварки. Обеспечивает абсолютную герметичность, используется в особо ответственных и опасных системах (АЭС, магистральные трубопроводы).

4. Тип управления

Ручное (маховик, штурвал): Для редко переключаемой или регулируемой арматуры.
Приводное:
- Электрический привод (ЭП): Для автоматизации, дистанционного управления. Важны параметры: напряжение, время срабатывания, крутящий момент, наличие аварийного ручного дублера.
- Пневмопривод: Для взрывоопасных зон, систем с готовым источником сжатого воздуха.

5. Климатическое исполнение и рабочая температура

По ГОСТ 15150-69. Для наружной установки – У1, ХЛ1; для помещений – У3, УХЛ4. Температура среды напрямую влияет на выбор материалов уплотнений (сальниковых набивок, прокладок, колец).

Материал уплотнения	Температурный диапазон	Совместимые среды
EPDM (этилен-пропиленовый каучук)	-40…+140°C	Вода, пар, щелочи, слабые кислоты
NBR (нитрильный бутадиеновый каучук)	-30…+100°C	Масла, топливо, углеводороды
PTFE (фторопласт, тефлон)	-60…+200°C	Практически все агрессивные среды, пар высокой температуры
Терморасширенный графит	-200…+600°C	Пар сверхвысоких параметров, агрессивные среды при высоких температурах

Области применения клапанов Ду 20 в энергетике и смежных отраслях

Теплоэнергетика (ТЭЦ, котельные): Запорная и регулирующая арматура на импульсных линиях контрольно-измерительных приборов (КИП), на линиях подпитки, дренажа, на вспомогательных трубопроводах пара и горячей воды. Предохранительные клапаны на баках-расширителях, редукционные клапаны для снижения давления пара на собственные нужды.
Водоснабжение и водоотведение: Запорные и обратные клапаны на вводах в здания, на ответвлениях сетей, перед насосным оборудованием. Редукционные клапаны для стабилизации давления в многоэтажных зданиях.
Промышленные системы: Управление технологическими потоками в химических, пищевых, фармацевтических производствах. Клапаны из нержавеющей стали или с футеровкой.
Газоснабжение: Запорные клапаны с герметичным уплотнением и «газовым» резьбовым присоединением на бытовых и промышленных газовых вводах, перед газовыми счетчиками и горелочными устройствами.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правила монтажа клапанов Ду 20:

Перед установкой обязательна проверка на отсутствие внутреннего загрязнения и повреждений уплотнительных поверхностей.
Направление потока должно строго соответствовать стрелке на корпусе клапана.
Резьбовые соединения необходимо уплотнять без перекоса, избегая попадания уплотнительного материала в проточную часть.
Фланцевые соединения стягиваются крест-накрест с контролем усилия затяжки для предотвращения перекоса и протечек.
Запорные и обратные клапаны должны устанавливаться в доступных для обслуживания местах.

Эксплуатация: Регулярный визуальный контроль на предмет протечек по сальнику и фланцам. Проверка легкости хода шпинделя. Для предохранительных клапанов – периодическая проверка настройки на специальном стенде в соответствии с регламентом.

Обслуживание: Своевременная подтяжка сальникового уплотнения (при наличии сальника), замена прокладок при ремонте, очистка седла и затвора от отложений при снижении герметичности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается клапан Ду 20 от крана Ду 20?

Основное отличие в конструкции запорного органа. В кране (шаровом, пробковом) запорный элемент вращается вокруг своей оси, перпендикулярной или параллельной потоку, и имеет сквозное отверстие. Клапан имеет затвор (золотник, тарелку), который перемещается возвратно-поступательно, садится на седло и перекрывает поток. Клапаны, как правило, лучше подходят для регулирования, а краны – для быстрого и надежного отключения.

Как перевести Ду 20 в дюймы?

Условный диаметр Ду 20 приблизительно соответствует ¾ дюйма. Однако это не физический диаметр резьбы. Наружная трубная резьба для Ду 20 обозначается как R¾» (или G¾» для цилиндрической). Фактический наружный диаметр такой резьбы составляет около 26.4 мм.

Какой класс герметичности выбрать для запорного клапана на пар?

Для паровых систем, особенно на насыщенном паре, требуется высокая герметичность. Рекомендуется выбирать клапаны с классом герметичности не ниже «В» по ГОСТ 9544 (допустимая негерметичность не более 0.0006 см³/с на мм условного прохода для воды). Для критичных участков – класс «А» (полная герметичность). Уплотнение затвора должно быть металл-металл или с применением твердых износостойких наплавок.

Можно ли устанавливать пружинный обратный клапан Ду 20 вертикально?

Пружинные обратные клапаны подъемного типа можно устанавливать только на горизонтальных участках трубопровода строго при соблюдении направления потока (обычно указано стрелкой), чтобы ось движения золотника была вертикальной. Поворотные обратные клапаны допускают монтаж как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах (при направлении потока снизу вверх).

Что означает обозначение «Клапан 15с22нж Ду20 Ру16»?

Это условное обозначение запорного клапана по ГОСТ 4666-2015:

15 – тип арматуры (запорный клапан).
с22нж – материал корпуса: сталь углеродистая («с»), с содержанием хрома около 0.5% («22»), с антикоррозионной наплавкой на уплотнительных поверхностях («нж» – нержавеющая жаропрочная).
Ду20 – условный проход 20 мм.
Ру16 – условное давление 16 бар (1.6 МПа).

Заключение

Клапаны Ду 20 представляют собой обширную группу высокоточного трубопроводного оборудования, выбор которого требует тщательного анализа рабочих условий, параметров среды и требований технологического процесса. Правильный подбор по типу, материалу, давлению, типу присоединения и уплотнения определяет не только эффективность, но и безопасность, долговечность и ремонтопригодность всей системы. В условиях современной энергетики и промышленности все большее значение приобретает интеграция клапанов с электроприводами в системы АСУ ТП, что требует дополнительного учета характеристик управления и коммуникационных протоколов при проектировании и закупках.