Задвижка – тип трубопроводной арматуры с запорным органом в виде диска, клина или листа, перемещаемым перпендикулярно оси потока рабочей среды. Основное функциональное назначение – полное перекрытие потока (запорная функция). Регулирование расхода задвижками не предусмотрено и приводит к ускоренному износу уплотнительных поверхностей и вибрации. Конструкция, как правило, симметрична, что позволяет устанавливать ее независимо от направления потока, обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении и простоту обслуживания.
Задвижки систематизируют по нескольким ключевым конструктивным и функциональным признакам.
Выбор материала определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, химическая агрессивность).
| Материал корпуса | Область применения | Температурный диапазон | Номинальное давление (примерно) |
|---|---|---|---|
| Чугун (серый, ковкий) | Водоснабжение, канализация, неагрессивные среды. | -15…+300°C | До PN16 |
| Углеродистая сталь (Ст20, 25Л) | Пар, вода, нефтепродукты, неагрессивные газы при повышенных температурах и давлениях. | -40…+425°C | До PN250 |
| Легированная сталь (09Г2С, 12Х18Н9Т, 15Х5М) | Агрессивные среды, высокие/низкие температуры (химия, энергетика, нефтепереработка). | -60…+600°C | До PN250 |
| Латунь, бронза | Морская вода, пар, неагрессивные жидкости и газы в ЖКХ и судостроении. | -60…+200°C | До PN40 |
Уплотнительные поверхности (седла/диск) могут быть выполнены из основного материала корпуса (сталь/сталь) или иметь наплавку из коррозионно-стойких сплавов (стеллит, эридит), а также мягкие уплотнения (EPDM, NBR, PTFE) для обеспечения высокой герметичности при низких давлениях.
Основные элементы задвижки: корпус с крышкой, образующие полость; запорный орган (клин, диски); шпиндель (шток); седла (часто являются частью корпуса или запрессованы в него); сальниковое уплотнение; приводное устройство (маховик, редуктор, электропривод).
Принцип работы основан на возвратно-поступательном движении шпинделя, передающем крутящий момент от привода на запорный орган. При вращении маховика по часовой стрелке шпиндель опускается, затвор входит в седла и перекрывает проход. При вращении против часовой стрелки – поднимается, освобождая проходное сечение. В задвижках с двухдисковым клином диски под действием распорного элемента раздвигаются, плотно прижимаясь к седлам в закрытом положении, и сходятся при открывании, освобождаясь от контакта.
Выбор осуществляется на основе технических условий эксплуатации и требований нормативной документации (ГОСТ, ТУ).
| Критерий | Параметры для выбора | Комментарий |
|---|---|---|
| Условный проход (Ду, DN) | От Ду 50 до Ду 2000 и более | Должен соответствовать диаметру трубопровода. Полнопроходные задвижки имеют сечение, равное сечению трубы. |
| Условное давление (Ру, PN) | PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160, PN250 | Рабочее давление должно быть меньше или равно условному. Учитывается при испытаниях. |
| Температура рабочей среды | От криогенных (-196°C) до высокотемпературных (+600°C и выше) | Определяет материал корпуса, тип уплотнений и конструкцию (компенсация тепловых расширений). |
| Характер рабочей среды | Вода, пар, газ, нефтепродукты, агрессивные химикаты, абразивные суспензии | Определяет материал корпуса, тип уплотнений, конструкцию запорного органа (например, шланговая для абразивов). |
| Тип управления | Ручное, редукторное, электрическое, пневматическое | Зависит от места установки, частоты использования, требований к автоматизации. |
| Требования к герметичности | Классы А, В, С, D по ГОСТ 9544 (от нулевой протечки до промышленных норм) | Для опасных сред выбираются классы А или В. Указывается для затвора и сальникового уплотнения. |
| Климатическое исполнение | У, ХЛ, УХЛ, Т по ГОСТ 15150 | Важно для наружной установки или работы в условиях низких/высоких температур окружающей среды. |
Монтаж задвижки должен производиться на прямом участке трубопровода с обеспечением доступа для обслуживания привода и сальника. Перед установкой обязательна проверка на отсутствие внутренних повреждений и посторонних предметов. Направление потока, как правило, не регламентировано, но рекомендуется устанавливать задвижку маховиком вверх. Приварные задвижки монтируются с соблюдением режимов сварки и последующей термообработки, если это требуется по материалам. Фланцевые задвижки устанавливаются с правильно подобранными прокладками и равномерной затяжкой болтов по крестовине.
Эксплуатация: Запрещается использовать задвижку в качестве регулирующего органа. Положение «открыто»/«закрыто» – крайние. В промежуточных положениях возникает кавитация, ведущая к эрозии металла. При эксплуатации необходимо контролировать состояние сальникового уплотнения, наличие смазки в резьбовых соединениях и приводе.
Техническое обслуживание включает периодическую проверку на герметичность, подтяжку сальникового уплотнения (при наличии сальника), смазку подвижных частей привода и шпинделя, проверку работы концевых выключателей и тормоза электропривода.
Преимущества:
Недостатки:
Задвижка перемещает затвор перпендикулярно потоку, шар крана – поворачивается вокруг оси. Кран быстрее срабатывает (1/4 оборота), имеет более высокую герметичность, компактную длину, но большее гидравлическое сопротивление и ограничения по диаметру (как правило, до Ду 500-700). Задвижка – для магистральных трубопроводов больших диаметров (Ду 300+), где критично низкое сопротивление, а скорость перекрытия второстепенна. Кран – для сетей меньших диаметров, где важна скорость, компактность и герметичность.
В промежуточных положениях поток с высокой скоростью обтекает кромку затвора, вызывая кавитацию (схлопывание пузырьков пара) и вибрацию. Это приводит к эрозионному разрушению уплотнительных поверхностей седел и диска, потере герметичности и возможному разрушению корпуса. Для регулирования применяются клапаны (вентили) или специальная регулирующая арматура.
Это клиновая задвижка, у которой металлический диск с двух сторон покрыт слоем эластомера (чаще EPDM или NBR). При закрытии резина плотно обжимается металлическими седлами корпуса, обеспечивая герметичность класса «А» (нулевая протечка). Применяется преимущественно в системах водоснабжения и водоотведения (холодная и горячая вода) на давления до PN16-25. Не подходит для пара, агрессивных сред и высоких температур.
Ручной привод (маховик) – для диаметров до Ду150-200, редких операций. Редуктор – для ручного управления задвижками больших диаметров (Ду300+), снижает усилие. Электропривод – для частых операций, дистанционного управления, интеграции в АСУ. Обязателен для аварийно-защитной арматуры. Пневмопривод – для взрывоопасных зон, объектов со своей воздушной сетью (например, ТЭЦ). Выбор основывается на анализе доступности источника энергии, требований к скорости срабатывания и взрывозащиты.
Это задвижка, в конструкции которой предусмотрены каналы для подачи специальной консистентной смазки под давлением в зону контакта седло-диск и сальниковый узел. Смазка выполняет несколько функций: улучшает герметичность, снижает трение и усилие при эксплуатации, защищает уплотнительные поверхности от коррозии и абразивного износа. Применяется на критичных трубопроводах с агрессивными средами, высокими параметрами, а также на магистральных газо- и нефтепроводах.
Периодичность ТО устанавливается производителем, но не реже 1 раза в 6-12 месяцев. В объем работ входит: проверка герметичности сальника и фланцевых соединений; контроль уровня/замена масла в редукторе привода; проверка износа щеток электродвигателя; проверка и настройка концевых выключателей и момента срабатывания; проверка состояния тормоза; смазка открытых зубчатых передач и подшипников; измерение сопротивления изоляции обмоток электродвигателя.
Основные причины: коррозия и отложения в направляющих пазах или на шпинделе; перекос при монтаже; тепловые деформации трубопровода; попадание твердых частиц в зазор между диском и седлом. Меры профилактики: правильный монтаж на неподвижных опорах с учетом компенсации тепловых удлинений; периодическая обкатка арматуры (полный цикл открытие-закрытие) на стояках, которые редко используются; применение задвижек с упругим или двухдисковым клином, менее склонных к заклиниванию; установка фильтров перед арматурой.