Клапан запорный фланцевый – это тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды. Основная функция – обеспечение герметичности в закрытом положении и минимальное гидравлическое сопротивление в открытом. Термин «фланцевый» определяет способ присоединения к трубопроводу – посредством фланцев, что является ключевым отличием от муфтовых, цапковых или приварных моделей. Данный тип арматуры находит широкое применение в системах теплоснабжения, водоснабжения, паровых магистралях, технологических линиях промышленных предприятий и объектах энергетики, где требуются надежное периодическое отключение участков сети, ремонтопригодность и высокая герметичность.
Конструкция фланцевого запорного клапана базируется на корпусе, к которому присоединены два фланца с отверстиями под крепеж. Внутри корпуса расположено седло – неподвижный элемент с проточкой. Затвор, выполненный в виде золотника или тарелки, перемещается возвратно-поступательно вдоль оси потока среды с помощью шпинделя. Шпиндель приводится в движение маховиком вручную или приводным устройством (электрическим, пневматическим, гидравлическим). Герметизация штока в месте выхода из корпуса обеспечивается сальниковым уплотнением (набивкой) или сильфонным узлом (для особо опасных сред). При вращении маховика шпиндель ввинчивается в ходовую гайку, опуская затвор до плотного контакта с седлом, что и перекрывает поток. Для обеспечения герметичности на поверхностях затвора и седла часто наплавляются износостойкие сплавы или применяются уплотнительные кольца из различных материалов.
Клапаны классифицируются по нескольким ключевым признакам, определяющим их область применения и эксплуатационные характеристики.
Выбор конкретной модели клапана осуществляется на основе анализа следующих параметров:
Производство и испытания фланцевых запорных клапанов регламентируются рядом межгосударственных и международных стандартов.
| Область регулирования | Стандарт (ГОСТ/ГОСТ Р/ТР ТС) | Краткое описание |
|---|---|---|
| Общие технические условия | ГОСТ 5762-2002 (Россия) ГОСТ 9698-86 (Советский) |
Определяет основные параметры, конструкцию, материалы, требования к изготовлению и испытаниям стальных задвижек и клапанов. |
| Арматура для энергоустановок | ГОСТ Р 55510-2013 | Нормы расчета на прочность для арматуры с DN≥10 мм и PN≥0,1 МПа для энергоустановок. |
| Классы герметичности | ГОСТ 9544-2015 | Устанавливает классы герметичности затворов для всех видов трубопроводной арматуры и методы их контроля. |
| Фланцы стальные | ГОСТ 33259-2015 ТР ТС 032/2013 |
Основной стандарт на фланцы для трубопроводов и арматуры. Техрегламент о безопасности оборудования под давлением. |
| Маркировка и клеймение | ГОСТ Р 52760-2007 | Определяет требования к маркировке арматуры (корпус, табличка). |
В энергетическом секторе фланцевые запорные клапаны являются критически важным оборудованием. Они устанавливаются на питательных линиях котлов, на трубопроводах пара высокого и среднего давления, в системах химводоподготовки, топливоподачи, технического водоснабжения и дренажа. Их основная задача – обеспечить возможность безопасной изоляции любого оборудования (насоса, теплообменника, котла) для проведения ремонтных или регламентных работ. В тепловых сетях (теплотрассах) клапаны большого диаметра (DN 300-1200) используются в качестве узловых задвижек на магистралях и ответвлениях. В химической и нефтегазовой промышленности они применяются на технологических линиях, где требуется надежное отсечение потока агрессивных или пожароопасных сред, часто в сильфонном исполнении.
Монтаж фланцевого клапана осуществляется на подготовленный трубопровод с установленными ответными фланцами. Между фланцами обязательно устанавливается уплотнительная прокладка (паронитовая, фторопластовая, спирально-навитая, металлическая), соответствующая рабочей среде и параметрам. Затяжка болтов/шпилек должна производиться крест-накрест динамометрическим ключом с усилием, указанным в паспорте изделия, для обеспечения равномерного прилегания. Запрещается использовать клапан в качестве опоры для трубопровода или применять чрезмерные усилия для его выравнивания. При эксплуатации не допускается превышение рабочих параметров. Обслуживание, как правило, включает периодическую проверку на герметичность, подтяжку сальникового уплотнения (при наличии) и смазку ходового узла (резьбы шпинделя). При появлении течи через затвор требуется ремонт или замена уплотнительных поверхностей.
Затвор в клапане перемещается возвратно-поступательно вдоль оси потока, перекрывая седло, обычно расположенное под углом. В задвижке затвор (шибер) перемещается перпендикулярно потоку. Клапан, как правило, обеспечивает более высокий класс герметичности, но имеет большее гидравлическое сопротивление. Задвижка имеет малое сопротивление в открытом состоянии, но ее затвор более подвержен износу и заклиниванию.
Сильфонное исполнение выбирается в случаях, когда рабочая среда является токсичной, взрывоопасной, радиоактивной, дорогостоящей или когда абсолютно недопустимы ее утечки в атмосферу (например, на АЭС, химических комбинатах, в вакуумных системах). Сальниковое исполнение подходит для воды, пара, воздуха, инертных газов и других неопасных сред.
Выбор материала осуществляется на основе анализа рабочей среды (химический состав, агрессивность), температуры и давления. Для воды и пара до +425°C часто применяют углеродистую сталь 25Л. Для более высоких температур и агрессивных сред (кислоты, щелочи) – нержавеющие стали типа 12Х18Н9Т (AISI 304) или 10Х17Н13М2Т (AISI 316). Для неагрессивных сред при низких давлениях (PN≤16) и температурах до +150°C может применяться чугун.
Это условное обозначение по системе ВНИИАО (Всероссийский научно-исследовательский институт арматуростроения):
Также на корпусе наносятся стрелка направления потока, DN, PN, товарный знак завода.
Для систем теплоснабжения и водоснабжения, согласно нормативным документам (СП 124.13330.2012), для запорной арматуры на трубопроводах с диаметром ≥50 мм, как правило, требуется класс герметичности «А» по ГОСТ 9544 (полная герметичность). Для арматуры меньших диаметров допускается класс «В».
Нет, положение регламентировано паспортом изделия. Стандартное предпочтительное положение – шпинделем вертикально вверх. Допускается положение с горизонтальным шпинделем. Положение шпинделем вниз обычно не рекомендуется, так как может привести к скоплению шлама в зоне сальникового узла и ускоренному износу.
Срок службы зависит от условий эксплуатации (среда, температура, давление, цикличность срабатывания). При корректном подборе и обслуживании для стальных клапанов на воде и паре он может составлять 15-25 лет и более (до капитального ремонта). Для агрессивных сред срок службы определяется стойкостью выбранных материалов.