Клапаны обратные Ду 150

Обратные клапаны Ду 150: конструкция, типы, применение и подбор

Обратный клапан (ОК) — трубопроводная арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды в трубопроводной системе. Номинальный диаметр Ду 150 указывает на условный проход 150 мм, что соответствует наружному диаметру трубопровода 159-168 мм в зависимости от типа трубы. Клапаны данного типоразмера широко применяются в магистральных и технологических линиях систем водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, а также в нефтегазовой и химической промышленности.

Принцип действия и основные функции

Принцип работы основан на автоматическом перекрытии проходного сечения при изменении направления потока. Под действием прямого потока запорный орган (захлопка, диск, тарелка) отходит от седла, обеспечивая проток среды. При снижении скорости прямого потока до нуля или возникновении реверса, запорный орган под действием силы тяжести, возвратной пружины или давления обратного потока возвращается на седло, герметично перекрывая канал. Основные функции: защита оборудования (насосов, теплообменников, котлов), предотвращение гидравлических ударов, смешивания сред, опорожнения трубопроводов.

Классификация и типы обратных клапанов Ду 150

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: конструкции запорного органа, материалу изготовления, типу присоединения, рабочему давлению.

1. По конструкции запорного органа и направлению потока:

• Поворотные (захлопки): Запорный элемент представляет собой диск (захлопку), закрепленный на оси вне проходного сечения. При открытии диск поворачивается вокруг оси. Отличаются простотой конструкции, низким гидравлическим сопротивлением при полном открытии, но склонны к возникновению гидроударов при резком закрытии. Для смягчения удара могут комплектоваться демпферами. Не рекомендуются для систем с частыми переключениями направления потока.
• Подъемные (тарельчатые): Запорный элемент (тарелка) перемещается возвратно-поступательно вдоль оси потока, поднимаясь под его давлением и опускаясь на седло при его прекращении. Обеспечивают лучшую герметичность по сравнению с поворотными, но имеют более высокое гидравлическое сопротивление и требовательны к чистоте среды. Устанавливаются строго в горизонтальном положении, чтобы ось движения тарелки была вертикальной.
• Шаровые: В качестве запорного элемента используется шар. При прямом потоке шар поднимается в камеру, при обратном — перекрывает седло. Обладают высокой герметичностью, но большими габаритами и массой. Чаще применяются в системах канализации и на трубопроводах с вязкими средами.
• Двухстворчатые (пружинные дисковые): Запорный орган состоит из двух полудисков, закрепленных на оси в центре прохода. Под давлением потока створки складываются, открывая проход, а под действием встроенных пружин или обратного потока мгновенно закрываются. Основные преимущества: компактность (особенно важна для Ду 150), малая масса, возможность установки в любом положении, быстрое срабатывание, минимизирующее гидроудар. Наиболее распространенный тип для современных инженерных систем.

2. По типу присоединения к трубопроводу:

• Фланцевые: Наиболее распространенный тип для Ду 150. Соединение осуществляется с помощью круглых фланцев по ГОСТ, EN, ASME. Обеспечивает высокую прочность, разборность и удобство монтажа/демонтажа. Требует точного совпадения межфланцевого расстояния и отверстий.
• Межфланцевые (бесфланцевые): Клапан устанавливается между фланцами трубопровода и стягивается шпильками. Отличаются минимальными габаритами и массой, но для их обслуживания требуется разборка фланцевого соединения трубопровода.
• Под приварку: Присоединительные патрубки клапана привариваются к трубопроводу. Обеспечивают абсолютную герметичность и надежность, но делают демонтаж сложным. Применяются на критичных и высокоопасных участках.

3. По материалу корпуса и уплотнений:

Выбор материала определяется характеристиками рабочей среды (вода, пар, нефтепродукты, агрессивные химикаты), давлением и температурой.

Материал корпуса	Марка стали/материала	Основные среды применения	Диапазон температур, °C
Углеродистая сталь	Ст20, 25Л	Вода, пар, нефть, неагрессивные жидкости и газы	-40 до +425
Нержавеющая сталь	12Х18Н10Т, AISI 304, 316	Агрессивные среды, пищевая промышленность, высокие требования к чистоте	-60 до +600
Чугун	СЧ20, ВЧ50	Вода, пар, воздух в системах ЖКХ и общей промышленности	-15 до +300
Латунь/Бронза	ЛС59, БрАЖМц	Морская вода, пар, на судовых системах, для сред с высокой коррозионной активностью	-60 до +200

Уплотнительные поверхности (седло/диск) могут быть выполнены из основного материала корпуса (сталь по стали) или иметь наплавку из коррозионно-стойких сплавов (стеллит), либо оснащаться эластомерами (EPDM, NBR, Viton) для обеспечения высокой герметичности в системах холодного водоснабжения.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе обратного клапана Ду 150 необходимо анализировать следующие параметры:

• Условное давление (Ру): Ряд стандартных значений: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 бар. Определяет максимальное избыточное давление, при котором клапан может эксплуатироваться.
• Рабочая среда и ее температура: Определяет выбор материала корпуса и уплотнений.
• Пропускная способность (Kvs): Значение коэффициента пропускной способности при полностью открытом затворе. Важно для гидравлического расчета системы. Для Ду 150 значение Kvs может варьироваться от 200 до 800 м³/ч в зависимости от конструкции.
• Давление срабатывания (давление открытия): Минимальное давление потока, необходимое для открытия клапана и преодоления усилия пружины/массы затвора. Для пружинных двухстворчатых клапанов оно невелико (0.1-0.5 бар), для поворотных зависит от массы захлопки.
• Класс герметичности: Согласно ГОСТ 9544-2015, для обратных клапанов устанавливаются классы А, В, С. Класс А (нулевая протечка) — самый высокий, обычно достигается с мягкими уплотнениями.
• Стандарт присоединения: Для Ду 150 фланцы должны соответствовать ГОСТ 33259-2015 (тип 11 или 21), EN 1092-1 (PN10/16/25), ASME B16.5 Class 150/300.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж обратного клапана Ду 150 требует соблюдения правил, указанных в паспорте изделия.

• Направление потока: На корпусе клапана стрелкой указано правильное направление потока. Монтаж против направления приведет к постоянному закрытому состоянию и росту нагрузки на насос.
• Ориентация в пространстве: Поворотные и двухстворчатые клапаны могут устанавливаться горизонтально и вертикально (с направлением потока строго снизу вверх). Подъемные клапаны — только на горизонтальных участках, осью строго вертикально.
• Требования к трубопроводу: Перед клапаном рекомендуется установить прямой участок трубопровода длиной не менее 5 Ду (750 мм) для стабилизации потока и предотвращения турбулентности, негативно влияющей на работу запорного органа.
• Обслуживание: Включает периодическую ревизию внутренних элементов, проверку герметичности, очистку от отложений, замену уплотнений. Для фланцевых моделей возможна установка заглушки для ревизии без демонтажа.

Области применения в энергетике и промышленности

• Теплоэнергетика: На выходе из каждого сетевого насоса в котельной или ЦТП для защиты насосного оборудования при остановке. На подпиточных линиях. На трубопроводах пара.
• Водоснабжение: На напорных линиях насосных станций, перед резервуарами, для предотвращения опорожнения трубопроводов.
• Химическая и нефтегазовая промышленность: На технологических линиях перекачки различных сред, для предотвращения смешивания реагентов.
• Вентиляция и кондиционирование: В системах приточной и вытяжной вентиляции большого сечения для предотвращения обратной тяги и перетекания воздушных масс.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается поворотный обратный клапан от двухстворчатого пружинного для Ду 150?

Поворотный клапан имеет одну захлопку на шарнире, закрывающуюся под собственным весом. Он более громоздкий, имеет большее гидравлическое сопротивление в полуоткрытом состоянии и может создавать гидроудар. Двухстворчатый пружинный клапан компактнее, легче, оснащен двумя створками и пружинами, обеспечивающими быстрое и плавное закрытие до полной остановки потока, что резко снижает риск гидроудара. Он может устанавливаться в любом положении.

Как правильно подобрать материал корпуса клапана Ду 150 для системы горячего водоснабжения (t=95°C, P=10 бар)?

Для систем ГВС с указанными параметрами наиболее распространенным и экономичным выбором является корпус из чугуна ВЧ50 (высокопрочный чугун) с уплотнением из EPDM. Для более высоких требований к надежности или при наличии агрессивных примесей в воде выбирают углеродистую сталь 25Л. Нержавеющая сталь применяется реже из-за высокой стоимости, но обеспечивает максимальный срок службы.

Что такое «хлопок» клапана и как его избежать?

«Хлопок» — это ударная волна, возникающая при резком захлопывании запорного органа (особенно в поворотных клапанах) в момент изменения направления потока. Это явление может привести к разрушению элементов трубопровода. Для избегания используют: 1) Клапаны с демпфером на оси захлопки. 2) Двухстворчатые пружинные клапаны, закрывающиеся до наступления обратного потока. 3) Гравитационные обратные клапаны с регулируемым углом закрытия. 4) Правильный гидравлический расчет системы для минимизации скорости потока в момент остановки насоса.

Нужно ли обслуживать обратный клапан, и если да, то как часто?

Да, техническое обслуживание обязательно. Периодичность зависит от среды: для чистой воды — не реже 1 раза в 2 года; для сред с механическими примесями, паром или агрессивными свойствами — не реже 1 раза в год. Обслуживание включает: внешний осмотр на предмет коррозии и протечек, проверку давления срабатывания, разборку (при наличии ревизии) для очистки седла и диска от накипи и отложений, проверку состояния уплотнений и пружин, замену изношенных элементов.

Можно ли установить обратный клапан Ду 150 на вертикальный трубопровод?

Это зависит от типа клапана. Подъемные тарельчатые клапаны — нельзя. Поворотные клапаны — можно только при направлении потока строго снизу вверх, чтобы захлопка открывалась под давлением потока. Двухстворчатые пружинные и шаровые клапаны могут устанавливаться на вертикальных участках с любым направлением потока, что указано в их паспорте.

Какой класс герметичности необходим для обратного клапана на напорной линии питательной воды котла?

Для таких критичных систем, где даже малая протечка в обратном направлении недопустима, требуется класс герметичности «А» по ГОСТ 9544 (полная герметичность). Достигается это применением клапанов с уплотнениями «металл по металлу» с тонкой притиркой или, чаще, с использованием эластомерных уплотнительных колец на затворе.