Задвижки с ручным приводом

Задвижки с ручным приводом: конструкция, типы, применение и выбор

Задвижка с ручным приводом – это трубопроводная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока рабочей среды (жидкости, газа, пара) в трубопроводе. Управление запорным органом осуществляется вручную оператором посредством маховика, штурвала или, в случае больших усилий, через редуктор. Основная функция – запорная, регулирование потока с помощью задвижки не рекомендуется и приводит к ускоренному износу уплотнительных поверхностей.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно задвижка состоит из корпуса, крышки, запорного органа (клина или диска), шпинделя (штока), сальникового уплотнения и ручного привода. При вращении маховика крутящий момент передается на шпиндель. В зависимости от типа, шпиндель может быть выдвижным (с резьбой вне зоны рабочей среды) или невыдвижным (с резьбой внутри корпуса). Выдвижной шпиндель предпочтительнее для агрессивных сред, так как резьбовая пара защищена от воздействия среды, а по величине его выхода можно визуально определить положение задвижки. Запорный орган совершает поступательное движение перпендикулярно потоку, перекрывая проходное сечение.

Классификация задвижек с ручным приводом

1. По конструкции запорного органа:

• Клиновые: Запорный элемент выполнен в форме клина, который входит в конические седла корпуса. Обеспечивают высокую герметичность.
• С цельным жестким клином: Простая конструкция, надежная, но требовательна к точности изготовления и углу расклинивания. Риск заклинивания при перепадах температур.
• С цельным упругим клином: Клин имеет прорезь в центральной части, что придает ему упругость. Компенсирует неточности изготовления, менее подвержен заклиниванию, сохраняет герметичность.
• С составным двухдисковым клином: Клин состоит из двух дисков, соединенных между собой. Диски могут самоустанавливаться относительно седел, что снижает риск заклинивания и повышает герметичность. Наиболее совершенная и распространенная конструкция для ответственных участков.
• Параллельные (шиберные): Запорный орган состоит из двух дисков (шибера), которые при закрытии прижимаются к параллельным седлам. Чаще используются для сред с механическими включениями.
• Шланговые: Не имеют седел. Перекрытие потока осуществляется путем пережима эластичного шланга, расположенного внутри корпуса. Используются для вязких, абразивных сред, пульп. Обеспечивают высокую герметичность и не засоряются.

2. По типу шпинделя:

• С выдвижным шпинделем: Резьбовая пара (гайка-шпиндель) расположена снаружи корпуса. Ход резьбы защищен от среды, легко обслуживается, позволяет контролировать положение. Применяется на ответственных трубопроводах.
• С невыдвижным шпинделем: Резьбовая пара погружена в рабочую среду. Конструкция более компактна по высоте, но резьба подвержена коррозии и износу от среды. Применяется при ограничении по габаритам и на некритичных линиях.

3. По материалу корпуса и уплотнений:

Выбор материала определяется параметрами рабочей среды: давлением, температурой, химической агрессивностью.

• Чугунные (серый чугун, ВЧШГ): Для воды, пара, неагрессивных сред при давлениях до 16-25 бар и температурах до +300°C. ВЧШГ (высокопрочный чугун с шаровидным графитом) прочнее и надежнее.
• Стальные (углеродистая, легированная, нержавеющая сталь): Универсальны, применяются для высоких давлений (до 250 бар и выше), температур (от -60 до +600°C), агрессивных сред. Наиболее распространенный материал в энергетике и промышленности.
• Латунные/бронзовые: Для морской воды, пара, топлива, газов. Обладают хорошей коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами.

Уплотнительные поверхности (седла и клин) могут быть наплавлены коррозионно-стойкими сплавами (стеллит), иметь фторопластовые или резиновые вставки для повышения герметичности и коррозионной стойкости.

Основные параметры выбора

При подборе задвижки с ручным приводом необходимо учитывать следующие технические характеристики:

• Условный проход (DN, Ду): Номинальный диаметр проходного отверстия. Стандартный ряд: DN 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500 мм и более.
• Условное давление (PN, Ру): Номинальное давление, при котором арматура работает при температуре 20°C. Ряд: PN 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250 и т.д.
• Рабочая среда и ее параметры: Тип среды (вода, пар, нефть, газ, химикаты), температура (минимальная и максимальная), вязкость, наличие абразивных частиц.
• Климатическое исполнение и рабочая температура окружающей среды: Определяет материалы сальникового уплотнения и смазки.
• Тип присоединения к трубопроводу:
  • Фланцевое (наиболее распространенное, ГОСТ, EN, ASME).
  • Муфтовое (резьбовое) для малых диаметров.
  • Приварное (стыковой или раструбной сваркой) для обеспечения абсолютной герметичности.
• Требуемое усилие на маховике: Для диаметров свыше DN 150-200 и давлений выше PN 16 рекомендуется использование задвижек с редукторным приводом для снижения управляющего усилия.

Сравнительная таблица типов задвижек по конструкции клина

Тип клина	Преимущества	Недостатки	Типовые области применения
Жесткий	Простая и прочная конструкция, хорошая герметичность при правильной подгонке	Высокие требования к точности изготовления, риск заклинивания при температурных деформациях	Трубопроводы с постоянными параметрами среды (вода, нефть)
Упругий	Компенсация деформаций, меньший риск заклинивания, хорошая герметичность	Конструкция сложнее, чем у жесткого клина	Универсальное применение для пара, воды, нефтепродуктов с переменными температурами
Двухдисковый составной	Высокая герметичность, самоустановка дисков, минимальный риск заклинивания и износа	Наиболее сложная и дорогая конструкция	Ответственные трубопроводы в энергетике (пар, питательная вода), магистральные нефте- и газопроводы
Параллельный шиберный	Устойчивость к загрязненным средам, простота конструкции	Меньшая герметичность по сравнению с клиновыми, большие усилия при закрытии	Среды с механическими включениями, шламы, пульпы

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж задвижек должен производиться в соответствии с проектной документацией и правилами безопасности. Перед установкой необходимо проверить маркировку, соответствие параметров, отсутствие повреждений. Задвижка монтируется на прямолинейном участке трубопровода в положении, удобном для обслуживания. При фланцевом соединении необходимо равномерно затягивать болты крест-накрест без перекосов. Направление потока среды, как правило, не регламентировано, но рекомендуется устанавливать задвижку так, чтобы давление под клином помогало открыванию.

Эксплуатация требует периодического технического обслуживания: проверка герметичности сальникового уплотнения (подтяжка или перепаковка сальника), смазка резьбовой части выдвижного шпинделя и подшипников маховика. Задвижка должна находиться либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении. Длительное нахождение в промежуточном положении приводит к эрозионному износу уплотнительных поверхностей.

Преимущества и недостатки задвижек с ручным приводом

Преимущества:

• Простота конструкции и надежность.
• Малое гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении (прямой проход).
• Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность установки).
• Относительно небольшая строительная длина (по сравнению с шаровым краном того же диаметра).
• Не требуют внешних источников энергии для работы.
• Ремонтопригодность, возможность замены изношенных компонентов.

Недостатки:

• Большая строительная высота (особенно у моделей с выдвижным шпинделем).
• Длительное время открытия/закрытия (требуется много оборотов маховика).
• Износ уплотнительных поверхностей, риск заклинивания в полуоткрытом положении.
• Высокое усилие на маховике для больших диаметров и давлений, необходимость применения редукторов.
• Невозможность точного регулирования потока.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие задвижки от шарового крана?

Задвижка использует поступательное движение клина, перекрывающего поток, а шаровой кран – поворот шара со сквозным отверстием. Кран быстрее открывается/закрывается (поворот на 90°), лучше подходит для регулирования, но в открытом состоянии может создавать большее гидравлическое сопротивление из-за сужения прохода. Задвижка в открытом состоянии имеет прямое проходное сечение и меньшее сопротивление.

Когда необходимо использовать задвижку с редуктором?

Редуктор (зубчатый передаточный механизм) устанавливается на задвижках больших диаметров (как правило, от DN 150 и выше) и/или высокого давления для снижения управляющего усилия на маховике. Редуктор увеличивает количество оборотов маховика для полного цикла, но делает операцию по открытию/закрытию физически выполнимой для одного человека.

Как правильно определить положение задвижки (открыта/закрыта)?

Для задвижек с выдвижным шпинделем: если шпиндель полностью выдвинут – задвижка закрыта, если утоплен – открыта. Дополнительным указателем служит положение маховика (стандартов нет, но часто стрелка на маховике или крышке указывает направление открывания). Для точного определения на маховик или редуктор могут устанавливаться указатели положения (стрелка и шкала).

Каковы типовые причины протечек через задвижку?

• По сальниковому уплотнению: Износ или недостаточная подтяжка сальниковой набивки. Требуется подтяжка гайки сальника или перепаковка.
• По фланцевым соединениям: Неравномерная затяжка болтов, повреждение или старение прокладки.
• Через корпус: Наличие свища (трещины, раковины) – брак или коррозионный износ. Задвижка подлежит замене.
• Неплотное закрытие (протечка в седлах): Износ или повреждение уплотнительных поверхностей клина и седел, наличие твердых частиц между ними. Требуется ремонт или замена.

Можно ли устанавливать задвижку с ручным приводом в любом пространственном положении?

Да, задвижка может устанавливаться горизонтально, вертикально или под наклоном. Однако при вертикальном монтаже маховиком вниз существует риск скопления продуктов износа и влаги в сальниковой камере. Рекомендуемое положение – шпиндель вертикальный, маховик сверху, либо горизонтальное расположение шпинделя. Необходимо руководствоваться указаниями производителя в паспорте изделия.

Как часто требуется техническое обслуживание задвижки?

Периодичность ТО регламентируется инструкцией завода-изготовителя и местными регламентами предприятия. В общем случае, визуальный осмотр и проверка на герметичность должны проводиться ежесменно. Профилактическое обслуживание (смазка, проверка сальника) – не реже одного раза в 6-12 месяцев или согласно наработке (количеству циклов). После длительного простоя задвижку необходимо проверить на работоспособность, совершив несколько полных циклов открытия-закрытия.

Заключение

Задвижки с ручным приводом остаются неотъемлемым элементом запорной арматуры на трубопроводах различного назначения в энергетике, ЖКХ, нефтегазовой и химической промышленности. Их выбор должен основываться на тщательном анализе рабочих параметров среды, условий эксплуатации и требований к надежности. Понимание конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений каждого типа задвижки позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения при проектировании, монтаже и обслуживании трубопроводных систем, обеспечивая их долговечную и безопасную работу.