Задвижки клиновые с выдвижным шпинделем Ду 100 РУ(PN) 16 кгс/см²: конструкция, применение и технические аспекты

Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем на условный диаметр (Ду, DN) 100 мм и на условное давление (Ру, PN) 16 кгс/см² (1,6 МПа) представляет собой трубопроводную арматуру полнопроходной конструкции, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Основная функция – запорная, регулирование потока данными задвижками не предусмотрено. Условный проход 100 мм соответствует номинальному диаметру трубопровода, на который устанавливается арматура. Давление Ру 16 указывает на максимальное избыточное давление транспортируемой среды при температуре 20°C, при котором гарантируется длительная и безопасная работа.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция задвижки базируется на корпусе, внутри которого расположен клиновой затвор. Управление затвором осуществляется вручную или посредством электропривода через шпиндель (шток), который имеет выдвижную конструкцию. При открытии задвижки шпиндель выдвигается из крышки на величину хода затвора, что является визуальным индикатором положения «открыто». Основные узлы:

• Корпус и крышка: Изготавливаются методом литья из углеродистой (ст. 25Л, 35Л) или легированной стали (09Г2С, 12Х18Н9ТЛ, 15ГС) в зависимости от требований к рабочей среде. Фланцы корпуса соответствуют ГОСТ 33259-2015 (тип 11 или 21) или ГОСТ 12815-80, что позволяет осуществлять соединение с трубопроводной системой на давление PN16.
• Клиновой затвор: Выполняется в виде цельного жесткого, двухдискового или упругого клина. Для Ду 100 РУ 16 наиболее распространены упругие клинья, компенсирующие возможные деформации корпуса от перепадов температур и износа седел, обеспечивая более высокую герметичность.
• Шпиндель (шток): Изготавливается из коррозионно-стойкой стали (20Х13, 12Х18Н9Т). Резьбовая часть может быть расположена внутри задвижки (погружная) или снаружи (ходовая). Выдвижная конструкция облегчает обслуживание, но требует большего монтажного пространства.
• Уплотнительные узлы: Герметичность по затвору обеспечивается кольцами седел (часто наплавленными стеллитом или латунью) и уплотнением клина. Сальниковое уплотнение (набивка из графита или PTFE) вокруг шпинделя предотвращает утечку среды наружу.
• Приводной узел: Состоит из маховика (ручного управления), ходовой гайки или редуктора. Для дистанционного управления устанавливаются электроприводы (например, типа МЭО, Limitorque) с крутящим моментом, соответствующим усилию на шпинделе.

Материальное исполнение и маркировка

Выбор материала корпуса и внутренних компонентов определяется параметрами рабочей среды (вода, пар, нефтепродукты, агрессивные вещества). Для арматуры Ду 100 PN16 распространены следующие исполнения:

Таблица 1. Типовые материальные исполнения задвижек Ду 100 РУ 16

Исполнение (по ГОСТ или каталогу)	Материал корпуса/крышки	Материал затвора, шпинделя, седел	Рекомендуемая рабочая среда	Температурный диапазон, °C
ст. 25л (СЧ)	Углеродистая сталь 25Л	Сталь 20Х13 (нерж.), латунь	Вода, пар, нефтепродукты (неагрессивные)	-15…+300
09Г2С	Низколегированная сталь 09Г2С	Сталь 20Х13, стеллит	Вода, пар, нефтегаз (повышенная стойкость к хладно- ломкости)	-40…+350
12Х18Н9ТЛ	Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н9ТЛ	Сталь 12Х18Н9ТЛ	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность	-60…+200

Маркировка на корпусе арматуры должна включать: товарный знак, условное давление (Ру 16), условный проход (Ду 100), марку материала корпуса, направление потока, дату изготовления. Для полной идентификации используется паспорт изделия с номером плавки материала.

Область применения в энергетике и промышленности

Задвижки данного типоразмера являются ключевыми запорными элементами на технологических линиях среднего давления.

• Теплоэнергетика: В системах теплоснабжения (тепловые сети, ЦТП, котельные) на трубопроводах подающей и обратной сетевой воды, пара низкого давления, подпиточной воды.
• Водоснабжение и водоотведение: На магистральных и распределительных водоводах, насосных станциях, очистных сооружениях.
• Нефтегазовая отрасль: На вспомогательных технологических линиях транспорта нефтепродуктов, сырой нефти, в системах пожаротушения.
• Промышленные предприятия: В качестве главной отсечной арматуры на технологических трубопроводах, подающих сырье, теплоноситель или воду на производственные установки.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе задвижки Ду 100 РУ 16 необходимо учитывать полный набор параметров, выходящих за рамки условного диаметра и давления.

Таблица 2. Основные технические параметры задвижки клиновой Ду 100 РУ 16

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ (пример)
Условный проход (Ду, DN)	100 мм	ГОСТ 28338-89
Условное давление (Ру, PN)	16 кгс/см² (1,6 МПа, бар)	ГОСТ 26349-84
Пробное давление (гидравлическое)	24 кгс/см² (2,4 МПа)	ГОСТ 356-80
Рабочая температура	Зависит от материала: от -40°C до +350°C	Паспорт изделия
Класс герметичности затвора	Класс А (полная герметичность) по ГОСТ 9544-2015	ГОСТ 9544-2015
Строительная длина	~ 550 мм (варьируется по стандартам: ГОСТ 3706-93, DIN 3202-F4)	ГОСТ 3706-93, Каталог производителя
Строительная высота (с выдвижным шпинделем)	~ 850-1100 мм (зависит от конструкции и привода)	Каталог производителя
Масса (стальная, с ручным управлением)	45 — 70 кг	Каталог производителя
Тип присоединения	Фланцевое (Фланцы ГОСТ 33259-2015 тип 11/21)	ГОСТ 33259-2015
Крутящий момент для управления	120-250 Н·м (для ручного открытия/закрытия)	Расчетный параметр

Параметры выбора: 1) Полное соответствие параметрам среды (давление, температура, химический состав). 2) Климатическое исполнение (У, УХЛ, ХЛ). 3) Тип управления (ручной маховик, редуктор, электропривод). 4) Соответствие стандартам на присоединительные размеры (важно при модернизации). 5) Наличие сертификатов (РОСТЕХНАДЗОР, сертификат соответствия ТР ТС 010/2011).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж должен производиться на прямых горизонтальных или вертикальных участках трубопровода с обеспечением свободного доступа к шпинделю и приводу. Запрещена установка задвижки маховиком вниз. Фланцевые соединения стягиваются болтами с равномерным усилием по диагонали. Перед вводом в эксплуатацию обязательна промывка трубопровода для удаления окалины.

Эксплуатация: Допускается работа только в полностью открытом или полностью закрытом положениях. Частичное открытие приводит к гидроэрозии седел и затвора. При эксплуатации на высокотемпературных средах необходимо соблюдать график подтяжки сальникового уплотнения.

Техническое обслуживание включает: 1) Визуальный контроль на предмет протечек. 2) Контроль плавности хода шпинделя. 3) Подтяжку сальниковой набивки. 4) Смазку резьбовой части шпинделя и ходовой гайки согласно регламенту. 5) Проверку состояния защитных кожухов электроприводов.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами арматуры

Преимущества:

• Малое гидравлическое сопротивление в открытом состоянии (практически равное сопротивлению прямого участка трубы).
• Простота конструкции и обслуживания.
• Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность монтажа).
• Надежность и длительный срок службы при правильной эксплуатации.
• Большой выбор материальных исполнений.

Недостатки:

• Большая строительная высота и масса (особенно с выдвижным шпинделем).
• Длительное время открытия/закрытия (большой ход затвора).
• Износ уплотнительных поверхностей в промежуточных положениях, невозможность использования для регулирования.
• Сложность ремонта затвора и седел при эксплуатационных повреждениях (чаще требуется замена).
• Высокое требуемое усилие для управления при больших перепадах давления на затворе.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между обозначениями Ру 16, PN16 и 16 кгс/см²?

Это обозначения одного и того же параметра – условного давления. Ру – российское обозначение (условное давление), PN – европейское (номинальное давление). 1,6 МПа (16 бар) ≈ 16 кгс/см². Все три обозначения для данной арматуры являются синонимами, указывающими на один класс давления.

Можно ли использовать задвижку Ду 100 Ру 16 для пара с температурой 250°C?

Да, но только при условии, что материал корпуса и внутренних элементов рассчитан на такую температуру. Для углеродистой стали 25Л это допустимый режим. Однако необходимо учитывать, что при высокой температуре падает прочность материалов, поэтому фактическое допустимое рабочее давление будет ниже номинального (Ру 16). Необходимо сверяться с паспортной диаграммой «давление-температура» для конкретной модели.

Что означает «класс герметичности А»?

Согласно ГОСТ 9544-2015, класс герметичности «А» – самый высокий для запорной арматуры. Он означает, что при испытаниях на герметичность в затворе не допускается никакой видимой утечки испытательной среды (воды или воздуха) в течение контрольного времени. Для задвижек Ду 100 это обязательное требование.

Чем отличается задвижка с выдвижным шпинделем от невыдвижного?

У задвижки с выдвижным шпинделем резьбовая часть шпинделя и ходовая гайка вынесены за пределы полости корпуса, в зону сальника. Это защищает их от коррозии и абразивного износа рабочей средой, облегчает обслуживание и смазку. Невыдвижной шпиндель вращается на месте, его резьба находится в контакте со средой. Такие задвижки более компактны по высоте, но применяются для неагрессивных, чистых сред (вода, нефтепродукты). Для энергетики и ответственных объектов предпочтительны задвижки с выдвижным шпинделем.

Как правильно подобрать электропривод для задвижки Ду 100 Ру 16?

Подбор осуществляется по трем основным параметрам: 1) Крутящий момент (Н·м). Он должен превышать максимальный момент, требуемый для управления задвижкой (указывается в паспорте), с запасом 20-30%. Для Ду 100 Ру 16 обычно требуется привод с моментом 200-400 Н·м. 2) Время открытия/закрытия. Определяется технологическим регламентом. 3) Режим работы (S2, S4). Важно указать количество включений в час. Также необходимо согласовать присоединительные размеры (фланец по ISO 5211) и класс защиты оболочки (не ниже IP54 для помещений, IP65 для улицы).

Каков типовой срок службы такой задвижки и от чего он зависит?

Номинальный срок службы стальной задвижки Ду 100 Ру 16 при соблюдении условий эксплуатации составляет 15-25 лет (до капитального ремонта). Фактический срок зависит от: агрессивности среды (эрозия, коррозия), цикличности работы (частота открытия-закрытия), качества монтажа (недопущение перекосов), регулярности технического обслуживания (смазка, подтяжка сальника). Наиболее быстро выходят из строя уплотнительные поверхности затвора и сальниковый узел.