Задвижки для воды

Задвижки для воды: классификация, конструктивные особенности, применение и подбор

Задвижка – тип трубопроводной арматуры с запирающим элементом, перемещающимся перпендикулярно оси потока рабочей среды. Основное назначение – полное перекрытие потока (режим «открыто/закрыто»). Использование для регулирования расхода является аварийным или вынужденным, так как приводит к интенсивному износу уплотнительных поверхностей и гидроударам.

Классификация задвижек по конструкции запирающего элемента

Конструкция шибера является ключевым классифицирующим признаком, определяющим область применения, надежность и ремонтопригодность.

Клиновые задвижки

Запирающий элемент выполнен в форме клина. При закрытии клин входит в два наклоненных друг к другу седла, расположенных в корпусе, обеспечивая герметичное перекрытие.

С цельным жестким клином: Клин представляет собой монолитную деталь. Преимущества: простая и прочная конструкция. Недостатки: повышенный риск заклинивания при перепадах температур или износе, высокие требования к точности обработки угла клина относительно седел корпуса. Применяются для сред без механических включений.
С цельным упругим клином: Клин имеет конструкцию с прорезью в центральной части, что придает ему некоторую упругость. Это позволяет компенсировать незначительные перекосы при закрытии, температурные деформации и износ. Наиболее распространенный тип для водопроводных систем общего назначения (холодная и горячая вода).
С двухдисковым клином: Запирающий элемент состоит из двух дисков, закрепленных под углом друг к другу. Диски могут самоустанавливаться относительно седел, что значительно снижает риск заклинивания, уменьшает требуемое усилие для закрытия и повышает герметичность. Применяются на ответственных трубопроводах большого диаметра, для пара и высокотемпературных сред.

Параллельные (шиберные) задвижки

Уплотнительные поверхности седел расположены параллельно друг другу. Запирающий элемент представляет собой один диск (шибер) или два диска с распорным механизмом.

Однодисковые (шиберные): Функционируют по принципу шиберного затвора. Чаще используются для сред с высокой вязкостью или содержащих механические включения, но также применяются и в водоснабжении на магистралях с низкими требованиями к герметичности.
Двухдисковые с распорным клином или пружиной: При закрытии диски прижимаются к седлам распорным клином или кольцевыми пружинами, что обеспечивает хорошую герметичность. Более ремонтопригодны, чем клиновые, так как менее чувствительны к точности изготовления.

Шланговые задвижки

Конструкция не имеет седел. Поток перекрывается путем пережима эластичного шланга, расположенного внутри корпуса, с помощью штока. Основное преимущество – полная изоляция рабочей среды от внутренних полостей арматуры, что исключает контакт среды с материалом корпуса и штока. Применяются для агрессивных, абразивных или высокочистых сред. В системах водоснабжения используются редко, в специфических случаях.

Классификация по типу привода (приводному механизму)

Привод обеспечивает преобразование вращательного или поступательного движения управляющего воздействия в перемещение запирающего элемента.

Тип привода	Принцип действия	Преимущества	Недостатки	Область применения
Ручной (штурвальный)	Вращение маховика вручную через редукторную передачу преобразуется в поступательное движение шпинделя.	Простота, надежность, энергонезависимость, низкая стоимость.	Высокие трудозатраты, малая скорость срабатывания, ограничение по крутящему моменту (диаметру).	Задвижки DN до 150-200 мм, нечастого использования, на резервных линиях.
Электрический (электропривод)	Электродвигатель через редуктор и систему зубчатых колес приводит в движение шпиндель. Управляется кнопками или сигналом АСУ ТП.	Высокая скорость срабатывания, возможность дистанционного и автоматического управления, программирование.	Зависимость от электроснабжения, более высокая стоимость, необходимость обслуживания.	Основные и технологические линии, системы автоматического пожаротушения, водозаборные узлы, объекты с высокой частотой циклов.
Гидравлический	Перемещение штока осуществляется давлением рабочей жидкости от насосной станции или ручного насоса.	Большое усилие на штоке, взрывобезопасность, возможность плавного регулирования усилия.	Сложность конструкции, необходимость системы гидропитания, риск утечек жидкости.	Задвижки очень большого диаметра (DN 500+), специальные применения в энергетике.
Пневматический	Аналогичен гидравлическому, но использует сжатый воздух. Чаще выполняются в виде поворотных цилиндров (реже – поступательные).	Высокая скорость, взрывобезопасность, простота конструкции привода.	Требуется источник сжатого воздуха, меньшее усилие по сравнению с гидравликой.	Промышленные линии, где сжатый воздух является штатным энергоносителем.

Конструктивные элементы и материалы изготовления

Корпус задвижек для воды чаще всего изготавливается из чугуна (серого ЧШГ или ковкого ВЧШГ), углеродистой стали (для высоких давлений и температур), нержавеющей стали (для агрессивных сред) или латуни/бронзы (малые диаметры, бытовое применение).

Шпиндель (шток): Бывает выдвижным (резьба наружная, видна при открытии) и невыдвижным (резьба погружена в среду). Выдвижной шпиндель предпочтительнее для воды, так как позволяет контролировать положение затвора и легче обслуживается.

Уплотнения: Герметичность по шпинделю обеспечивается сальниковым уплотнением (набивка из графита, PTFE) или сильфонным узлом (для сред высокой чистоты или опасности утечек). Уплотнение затвора (клина/дисков) – это наплавленные или напрессованные кольца из коррозионно-стойких материалов: латунь, нержавеющая сталь, никелевые сплавы, синтетический каучук (EPDM, NBR) для низких давлений.

Критерии выбора задвижек для систем водоснабжения

Условный диаметр (DN, Ду): Должен соответствовать диаметру трубопровода. Для магистралей свыше DN 300 часто предпочтение отдается шаровым кранам или затворам из-за меньшего строительного веса и габаритов.
Условное давление (PN, Ру): Максимальное избыточное давление при температуре 20°C, при котором возможна длительная работа. Для водопроводов: PN10, PN16, PN25. Для насосных станций высокого давления – PN40 и выше.
Температура рабочей среды: Для холодной воды (до 40°C) допустимы уплотнения из EPDM, NBR. Для горячей воды (до 120-150°C) – уплотнения из EPDM (спец. марки), паронит, фторопласт.
Характер среды: Питьевая вода требует применения материалов, имеющих гигиенические сертификаты (латунь без свинца, нержавеющая сталь, допущенные марки чугуна с защитным покрытием). Для технической, морской или сточной воды учитывается коррозионная активность и абразивность.
Способ монтажа: Фланцевое соединение (наиболее распространено для стальных и чугунных задвижек), муфтовое (резьбовое для малых диаметров), под приварку (для ответственных линий, исключает риск протечек по фланцам).
Частота циклований: Для арматуры, работающей в маневренном режиме, выбирают задвижки с двухдисковым клином или параллельные, с антифрикционными покрытиями на направляющих.
Расположение и тип привода: Определяется доступностью, необходимостью автоматизации и бюджетом.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж задвижки должен производиться на прямом участке трубопровода при снятом напряжении. Запрещается использовать арматуру для выправления misalignment (несоосности) труб. Перед монтажом необходимо очистить полости трубопровода от окалины и мусора. Задвижка устанавливается так, чтобы направление потока совпадало со стрелкой на корпусе. При фланцевом соединении болты должны затягиваться крест-накрест равномерно, без перекосов.

Эксплуатация требует периодического технического обслуживания: проверка герметичности сальникового уплотнения и его подтяжка, смазка ходовой резьбы выдвижного шпинделя, проверка работоспособности привода. Основная неисправность – потеря герметичности по затвору, требующая ремонта или замены уплотнительных колец. Задвижка в линии должна быть либо полностью открыта, либо полностью закрыта.

Сравнение с другими типами запорной арматуры для воды

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки	Предпочтительное применение
Задвижка	Малое гидравлическое сопротивление в открытом состоянии, симметричность конструкции, возможность подачи среды в любом направлении.	Большая строительная высота и масса, длительное время открытия/закрытия, износ уплотнений в промежуточном положении.	Магистральные трубопроводы больших диаметров, где ключевым является минимизация потерь напора.
Шаровой кран	Высокая герметичность, быстрое срабатывание (поворот на 90°), компактность, возможность регулирования (в специальном исполнении).	Высокая стоимость на больших диаметрах, возможность заклинивания шаровой пробки при длительном простое в одном положении.	Распределительные сети, технологические обвязки, бытовые системы, DN до 300-400 мм.
Поворотный затвор (дисковый затвор)	Крайне малые строительные длина и масса, быстрое срабатывание, относительно низкая стоимость.	Наличие дросселирующего элемента в проточной части даже в открытом состоянии, ограничения по давлению (обычно до PN16).	Трубопроводы больших диаметров с низкими требованиями к потерям напора, вентиляция, системы водоподготовки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается задвижка от затвора?

Задвижка имеет запирающий элемент, который перемещается поступательно перпендикулярно потоку. Затвор (поворотный, дисковый) имеет запирающий элемент в виде диска, вращающегося вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно или под углом к потоку. Затворы компактнее, но, как правило, имеют худшие показатели герметичности и большее гидравлическое сопротивление в открытом состоянии по сравнению с полнопроходной задвижкой.

Почему задвижку нельзя использовать для регулирования расхода?

В промежуточном положении затвор (клин или диск) находится в зоне высокоскоростного потока, что вызывает кавитацию, вибрацию и интенсивный эрозионно-абразивный износ уплотнительных поверхностей. Это быстро выводит арматуру из строя. Для регулирования предназначены регулирующие клапаны, дисковые затворы с специальным профилем диска или шаровые краны в полнопроходном исполнении.

Как правильно определить положение «закрыто» или «открыто» у задвижки с выдвижным шпинделем?

У задвижки с выдвижным шпинделем положение определяется визуально по длине видимой части шпинделя. Если шпиндель полностью выдвинут из корпуса – задвижка закрыта. Если шпиндель втянут в корпус практически полностью – задвижка открыта. Это правило справедливо для задвижек с нормально-закрытой логикой работы (при выкручивании шпиндель выдвигается).

Что означает аббревиатура МЗВ, 30ч39р, 30с941нж и т.п.?

Это условное обозначение арматуры по отечественной системе (ГОСТ 4666-2015). Пример расшифровки 30с941нж:

30 – тип арматуры (задвижка).
с – материал корпуса (сталь углеродистая).
9 – тип привода (электрический).
41 – номер модели по каталогу завода-изготовителя.
нж – материал уплотнительных поверхностей (нержавеющая сталь).

МЗВ – задвижка мостовая, с выдвижным шпинделем, фланцевая.

Какое обслуживание требуется задвижке в ходе эксплуатации?

Плановое техническое обслуживание включает:

Визуальный осмотр на отсутствие внешних протечек по фланцам и сальнику.
Контроль и подтяжка сальникового уплотнения (при наличии сальника).
Смазка ходовой резьбы шпинделя и шестерен редуктора (для ручных задвижек).
Проверка легкости хода (открытие-закрытие на несколько оборотов).
Для задвижек с электроприводом – проверка срабатывания концевых выключателей, состояния зубчатых передач и смазки в редукторе привода.

Периодичность ТО устанавливается регламентом предприятия, но не реже 1 раза в 6-12 месяцев.

Как выбрать между чугунной и стальной задвижкой для водопровода?

Выбор определяется параметрами системы:

Чугунная задвижка (ЧШГ, ВЧШГ): Применяется для холодной и горячей воды (до 150°C) при давлениях до PN16-25. Более коррозионностойкая, чем углеродистая сталь, но более хрупкая. Требует защиты от гидроударов и механических воздействий. Экономически выгодна для диаметров от DN50 до DN400.
Стальная задвижка (углеродистая сталь): Применяется для более высоких давлений (PN40, PN63 и выше) и температур (свыше 150°C), а также при повышенных требованиях к механической прочности (вибрационные нагрузки, наземная прокладка). Требует защиты от коррозии (окраски). Чаще используется в тепловых сетях, на технологических линиях ТЭЦ и промышленных предприятий.

Для питьевого водоснабжения внутренняя полость чугунных задвижек часто покрывается эпоксидным или другим разрешенным защитным покрытием.