Клапаны двустворчатые

Клапаны двустворчатые: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Двустворчатый клапан (также известный как клапан дроссельно-запорный двустворчатый, КДЗ) – это тип трубопроводной арматуры, предназначенный для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах большого диаметра при относительно низких давлениях. Основное конструктивное отличие – запорный орган, состоящий из двух поворотных створок (дисков, шиберов), закрепленных на параллельных осях. Привод створок (ручной, электрический, пневматический) через систему рычагов обеспечивает их синхронное вращение от положения «открыто» до положения «закрыто». Данный тип арматуры находит широкое применение в энергетике, вентиляции и кондиционировании, на промышленных предприятиях.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно двустворчатый клапан состоит из корпуса, двух створок, уплотнительных элементов, валов створок, системы рычагов (траверсы) и привода. Корпус, как правило, изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали, чугуна и имеет фланцевое присоединение к трубопроводу по стандартам ГОСТ, DIN или ANSI. Валы створок устанавливаются в подшипниковых узлах, обеспечивающих легкость хода. Уплотнение в закрытом положении достигается за счет контакта уплотнительных поверхностей (резиновых, фторопластовых, металлических) по периметру створок и внутренней поверхности корпуса. Принцип действия основан на повороте створок на 90° (реже на иной угол) от полностью открытого положения, где плоскость створок совпадает с направлением потока, до полностью закрытого, где створки перпендикулярны потоку и перекрывают проходное сечение.

Основные технические характеристики и параметры выбора

Выбор двустворчатого клапана для конкретной технологической задачи требует анализа ряда ключевых параметров.

• Условный диаметр (DN, Ду): Определяет присоединительные размеры. Клапаны производятся для диаметров от 100 мм до 3000 мм и более.
• Условное давление (PN, Ру): Максимальное избыточное давление, при котором гарантируется длительная работа. Для двустворчатых клапанов обычно лежит в диапазоне PN 0.1 – PN 2.5 (10 – 25 бар).
• Рабочая среда и температура: Воздух, дымовые газы, вода, сыпучие материалы. Температурный диапазон определяется материалом уплотнений (для EPDM до +120°C, для силикона до +200°C, для металлических уплотнений – выше).
• Тип привода:
  • Ручной (с редуктором): Для редко переключаемой или резервной арматуры.
  • Электрический (электропривод): Наиболее распространен для автоматизации. Важен выбор по моменту (Нм) и времени срабатывания.
  • Пневматический: Для взрывоопасных сред или при наличии сжатого воздуха.
• Класс герметичности: По ГОСТ 9544-2015. Для запорных функций обычно требуется класс «А» (полная герметичность), для дросселирующих – «В» или «С».
• Материал исполнения: Сталь 09Г2С, 12Х18Н10Т, чугун. Выбор зависит от агрессивности среды.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

В энергетической отрасли двустворчатые клапаны являются критически важным элементом систем золо- и шлакоудаления, аспирации, вентиляции и газоходов.

• Системы золошлакоудаления (ЗШУ): Установка на трубопроводах гидравлического или пневматического транспорта золы. Клапан обеспечивает отключение участка для ремонта или перенаправление потока. Требуются износостойкие материалы (легированные стали, наплавка) и надежные уплотнения.
• Газовоздушные тракты котельных и ТЭЦ: Регулирование потока воздуха в дутьевых вентиляторах, отсечение дымососов, байпасные линии. Работа с запыленными дымовыми газами при повышенных температурах.
• Системы вентиляции и кондиционирования (ОВиК): Регулирование расхода воздуха в магистральных воздуховодах больших сечений, противопожарные отсечные клапаны.
• Пневмотранспорт сыпучих материалов: На предприятиях химической, цементной, пищевой промышленности.

Сравнительный анализ с другими типами запорной арматуры

Для понимания места двустворчатого клапана необходимо сравнить его с задвижкой и поворотным дисковым затвором (заслонкой).

Параметр	Двустворчатый клапан (КДЗ)	Задвижка	Поворотный дисковый затвор
Применяемый диаметр	Большие (от 500 мм)	Любой	Малые и средние (до 1200-1500 мм)
Строительная длина	Малая	Большая	Очень малая
Крутящий момент привода	Средний, постоянный по ходу	Высокий, особенно в крайних положениях	Низкий
Герметичность	Высокая (класс А возможен)	Очень высокая	Средняя, падает с ростом диаметра
Регулирование потока	Пригодно	Не рекомендуется	Пригодно
Работа с абразивными средами	Хорошая (специсполнение)	Плохая (износ седел и клина)	Удовлетворительная
Стоимость для больших DN	Средняя	Высокая	Низкая

Вывод: Двустворчатый клапан оптимален для больших диаметров, где важны малая строительная длина, хорошая герметичность и способность работать с абразивными средами, а высокая стоимость полноразмерной задвижки неоправданна.

Особенности монтажа, эксплуатации и технического обслуживания

Монтаж клапана должен производиться на прямом участке трубопровода, с обеспечением доступа к приводу и ревизионным люкам (при их наличии). Необходимо исключить нагрузку на корпус от веса соседних элементов трубопровода. Перед первым пуском обязательна проверка хода створок вручную (при отключенном приводе), контроль отсутствия посторонних предметов в проточной части. В процессе эксплуатации требуется периодическое техническое обслуживание, включающее:

• Визуальный контроль целостности корпуса и фланцевых соединений.
• Проверку состояния уплотнительных поверхностей, очистку от налипших загрязнений.
• Смазку подшипниковых узлов и шарниров рычажного механизма (по регламенту производителя).
• Контроль и подтяжку крепежных соединений.
• Диагностику работы привода: проверку предельных выключателей, момента срабатывания, целостности сальниковых уплотнений.

Отказ от регулярного ТО приводит к заклиниванию створок, потере герметичности и, как следствие, к останову технологической линии.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двустворчатый клапан от обратного поворотного?

Двустворчатый клапан – устройство с принудительным управлением (приводом). Обратный поворотный клапан – устройство автоматического действия, где створки открываются потоком среды в одном направлении и закрываются под действием силы тяжести или пружины при попытке изменения направления потока (противотоке). Конструкции могут быть внешне схожи, но принцип действия и назначение различны.

Можно ли использовать двустворчатый клапан для точного регулирования расхода среды?

Двустворчатые клапаны могут выполнять дросселирующую функцию, однако они не являются регулирующими клапанами высокой точности. Их характеристика расхода, как правило, близка к линейной. Для точного регулирования требуется специальное исполнение с профилированными створками и позиционером на приводе, обеспечивающим точное позиционирование. В большинстве случаев они используются как запорно-регулирующие для грубого регулирования.

Как выбрать момент на электропривод для двустворчатого клапана?

Требуемый крутящий момент (Мкр, Нм) определяется диаметром клапана, давлением среды, типом уплотнения и наличием засорения. Производители клапанов предоставляют графики или таблицы зависимости момента от перепада давления. При выборе электропривода к расчетному моменту необходимо добавить запас не менее 30%. Недостаточный момент приведет к невозможности закрыть/открыть клапан под нагрузкой, избыточный – к поломке рычажной системы или створок.

Каковы основные причины потери герметичности двустворчатого клапана?

• Износ или механическое повреждение уплотнительных поверхностей (резиновых манжет, металлических седел) абразивными частицами в среде.
• Деформация створок или корпуса из-за превышения рабочих параметров (давления, температуры) или монтажных нагрузок.
• Накопление отложений на посадочных поверхностях, препятствующих плотному прилеганию створок.
• Неправильная регулировка конечных положений привода, в результате чего створки не доходят до положения полного закрытия или, наоборот, «пережимаются».

Существуют ли взрывозащищенные исполнения приводов для двустворчатых клапанов?

Да, для работы во взрывоопасных зонах (например, на угольных мельницах, в цехах с наличием горючей пыли или газов) применяются электроприводы во взрывозащищенном исполнении с маркировкой по стандартам ATEX или ГОСТ. Часто в таких случаях также используют пневматические приводы, как искробезопасные по своей природе.

Что означает обозначение КДЗ-XXX-YY-Z?

Это пример условного обозначения по отечественным нормам. КДЗ – клапан дроссельно-запорный двустворчатый. XXX – числовое значение условного диаметра (Ду). YY – значение условного давления (Ру). Z – материал исполнения (например, «с» – стальной, «ч» – чугунный) или тип привода. Полная расшифровка всегда приведена в технической документации производителя.