Задвижки клиновые фланцевые с ручным приводом
Задвижки клиновые фланцевые с ручным приводом: конструкция, применение и технические аспекты
Задвижка клиновая фланцевая с ручным приводом представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Её основная функция – запорная, регулирование расхода с её помощью не предусмотрено. Конструкция основана на запирающем элементе в форме клина, который перемещается перпендикулярно оси потока между параллельными седлами корпуса. Фланцевое соединение обеспечивает надежное крепление к трубопроводу, а ручной привод (штурвал или редуктор) позволяет управлять положением затвора без применения внешних энергоресурсов.
Конструктивные особенности и принцип действия
Основными элементами клиновой фланцевой задвижки являются: литой или штампованный корпус, крышка, клиновой затвор, седла, шпиндель (шток), сальниковое уплотнение и ручной привод. Корпус, как правило, изготавливается из углеродистой, легированной, нержавеющей стали, чугуна или цветных сплавов, в зависимости от рабочей среды. Фланцы на корпусе и крышке соответствуют стандартам ГОСТ, DIN, ANSI и имеют уплотнительные поверхности (шип-паз, выступ-впадина, гладкая).
Клиновой затвор может быть трех типов:
- Жесткий клин. Цельная конструкция с высокой точностью изготовления. Обеспечивает надежную герметичность, но требует точной соосности седел и может заклинивать при перепадах температур.
- Двухдисковый (упругий) клин. Затвор состоит из двух дисков, соединенных между собой разжимным элементом (пружиной, клином). Это позволяет дискам самоустанавливаться относительно седел, компенсируя неточности обработки, износ и температурные деформации. Наиболее распространенный тип для современных задвижек.
- Двухдисковый составной клин с шаровым шарниром. Усовершенствованная конструкция с повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью, применяется в ответственных системах.
- По типу клина: с жестким, двухдисковым упругим или составным клином.
- По типу шпинделя: с выдвижным или невыдвижным шпинделем.
- По материалу корпуса: стальные, чугунные, из нержавеющей стали.
- По способу присоединения: фланцевые (основной тип), под приварку, муфтовые.
- По типу уплотнения седел: сальниковые или сильфонные (для особо опасных сред).
- Условный диаметр (Ду, DN): от 50 до 1000 мм и более.
- Условное давление (Ру, PN): от 10 (PN10) до 100 (PN100) бар и выше (Class 150, 300, 600).
- Рабочая температура: от -60°C (для специального исполнения) до +600°C (для стальных задвижек).
- Климатическое исполнение: для работы на открытом воздухе, в помещении, в агрессивной атмосфере.
- На вводе и выводе теплообменного оборудования.
- На байпасных (обводных) линиях регулирующей арматуры.
- На линиях отбора проб и дренажа.
- В системах пожаротушения и хозяйственно-питьевого водоснабжения.
- На трубопроводах сжатого воздуха и других неагрессивных газов.
- Малое гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении.
- Простота конструкции и обслуживания.
- Относительно небольшая строительная длина (по сравнению с шаровым краном большого диаметра).
- Надежность и длительный срок службы при правильной эксплуатации.
- Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность).
- Независимость от наличия внешнего источника энергии.
- Большая строительная высота (особенно у задвижек с выдвижным шпинделем).
- Длительное время открытия/закрытия.
- Повышенный износ уплотнительных поверхностей при частых операциях.
- Сложность ремонта и притирки седел в полевых условиях.
- Возможность заклинивания при температурных деформациях (для жесткого клина).
- Требование значительного усилия для управления большими диаметрами (необходимость редуктора).
Шпиндель может быть выдвижным (невыдвижным). Выдвижной шпиндель выходит из сальниковой коробки при открывании, что позволяет визуально контролировать положение затвора, облегчает обслуживание и защищает резьбу от воздействия рабочей среды. Ручной привод включает маховик (штурвал) и ходовую гайку. Для задвижек с условным диаметром (Ду) более 200 мм, как правило, применяется редукторный привод, снижающий требуемое усилие оператора.
Материалы исполнения и условия применения
Выбор материала определяется параметрами рабочей среды: давлением, температурой, химическим составом, абразивностью.
| Элемент арматуры | Материал | Сфера применения |
|---|---|---|
| Корпус, крышка | Чугун ВЧШГ (GGG-40) | Вода, пар, нейтральные среды, Ру до 16 бар, t до 120°C. |
| Корпус, крышка | Углеродистая сталь 25Л, 35Л | Пар, вода, нефтепродукты, Ру до 160 бар, t до 425°C. |
| Корпус, крышка | Нержавеющая сталь 12Х18Н9ТЛ, CF8 | Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность. |
| Затвор, седла | Латунь, бронза | Морская вода, пар низкого давления. |
| Уплотнение седел | Без уплотнения (металл по металлу) | Высокие температуры, абразивные среды. |
| Уплотнение седел | Эластомер (EPDM, NBR, Viton) | Повышенная герметичность, вода, нефтепродукты, химия (в зависимости от типа резины). |
| Шпиндель | Нержавеющая сталь | Все среды, обеспечивает коррозионную стойкость и прочность. |
Классификация и основные технические параметры
Задвижки классифицируются по нескольким ключевым признакам:
Основные параметры выбора:
| Условное давление, Ру (PN) | Пробное давление, бар | Макс. рабочее давление при температуре, бар |
|---|---|---|
| 16 (PN16) | 24 | 16 (при 0…+120°C) |
| 15 (при +121…+200°C) | ||
| 13 (при +201…+300°C) | ||
| 40 (PN40) | 60 | 40 (при 0…+120°C) |
| 37 (при +121…+200°C) | ||
| 34 (при +201…+300°C) |
Области применения в энергетике и промышленности
В энергетическом секторе задвижки с ручным приводом применяются, преимущественно, на вспомогательных и дренажных линиях, в системах технического водоснабжения (ТВС), химводоочистки (ХВО), в магистралях низкого и среднего давления, не требующих частых переключений. Их устанавливают:
В промышленности они используются на технологических линиях, где не требуется дистанционное или автоматическое управление, а циклы срабатывания редки.
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж фланцевой задвижки осуществляется на подготовленный трубопровод с соблюдением соосности фланцев. Между фланцами устанавливается уплотнительная прокладка (паронитовая, фторопластовая, спирально-навитая), соответствующая среде и температуре. Затяжка болтовых соединений производится крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки. Задвижка должна быть установлена в таком положении, чтобы маховик был доступен для обслуживания, а шпиндель (если выдвижной) не подвергался механическим повреждениям. Допускается монтаж в любом пространственном положении, однако предпочтительно вертикальное расположение шпинделя.
Эксплуатация требует соблюдения паспортных параметров (давление, температура). Задвижка должна находиться либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении. Длительная работа при частичном открытии приводит к гидроабразивному износу седел и затвора. Техническое обслуживание включает периодическую проверку на герметичность, подтяжку сальникового уплотнения (при наличии сальника), смазку резьбовой части шпинделя и ходовой гайки, а также окраску и очистку от загрязнений.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие клиновой задвижки от шиберной (ножевой)?
Клиновая задвижка перекрывает поток с помощью клина, входящего между двумя наклонными или параллельными седлами, и предназначена для сред с низкой вязкостью и абразивностью (вода, пар, газ, нефтепродукты). Шиберная (ножеввая) задвижка использует плоский нож, который перерезает поток и применяется преимущественно для вязких, шламовых и пульпообразных сред. Конструкция и уплотнение принципиально разные.
Почему задвижку нельзя использовать для регулирования потока?
При частичном открытии затвор задвижки находится в зоне высокоскоростного потока, что вызывает вибрацию, кавитацию и интенсивный гидроабразивный износ уплотнительных поверхностей седел и клина. Это быстро приводит к потере герметичности в закрытом положении. Для регулирования предназначена другая арматура – регулирующие клапаны, дисковые поворотные затворы (для больших диаметров).
Как правильно выбрать тип клина: жесткий или двухдисковый?
Жесткий клин выбирают для сред со стабильными температурными условиями, где риск тепловых деформаций корпуса минимален (например, водопроводные сети). Двухдисковый упругий клин является универсальным выбором для большинства применений в энергетике и промышленности, особенно для сред с переменными температурными параметрами (пар, горячая вода), так как компенсирует возможные перекосы.
Что означает маркировка на корпусе задвижки (например, 30с41нж)?
Это условное обозначение по системе ЦКБА: «30» – задвижка; «с» – привод ручной (штурвал); «41» – номер модели; «нж» – материал корпуса (нержавеющая сталь). Также на корпусе наносятся: DN (Ду), PN (Ру), стрелка направления потока, товарный знак производителя, марка стали, давление и температура.
Как часто необходимо проводить техническое обслуживание сальникового уплотнения?
Периодичность ТО определяется регламентом предприятия, но в общем случае проверка и подтяжка сальника проводится при появлении признаков протечки по шпинделю (каплеобразование). Профилактический осмотр рекомендуется проводить не реже одного раза в 6 месяцев. Для сред с высокой температурой или агрессивностью интервалы сокращаются.
Можно ли заменить ручной привод на электропривод?
Да, большинство задвижек с ручным приводом имеют стандартизированный интерфейс (фланец) для установки электропривода (электромеханического или редукторного с мотором). При этом необходимо убедиться, что крутящий момент, развиваемый приводом, соответствует моменту трения задвижки, а также предусмотреть переходную плиту и ограничительные устройства.
Каков типовой срок службы задвижки?
Срок службы определяется условиями эксплуатации, качеством изготовления и соблюдением регламента обслуживания. Для стальных задвижек на воде и паре среднего давления при штатных условиях он может составлять 15-25 лет и более до первого капитального ремонта. Ресурс по количеству циклов «открыто-закрыто» для задвижек с обрезиненными седлами составляет обычно несколько тысяч циклов.