Задвижка запорная – это тип трубопроводной арматуры, у которого запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Основное функциональное назначение – полное перекрытие потока (запорная функция). Регулирование расхода с помощью задвижек не рекомендуется и осуществляется только в исключительных случаях на короткий период, так как приводит к интенсивному износу уплотнительных поверхностей и кавитационным процессам.
Конструкция задвижки базируется на трех ключевых узлах: корпусе, крышке (бугельном узле) и затворе. Корпус, как правило, имеет два конца для присоединения к трубопроводу (фланцевые, муфтовые, под приварку) и проточную часть, форма которой определяет гидравлическое сопротивление. Крышка крепится к корпусу и служит для размещения подвижных элементов привода. Внутри крышки или на отдельном бугеле располагается резьбовая пара (ходовая гайка и шпиндель), преобразующая вращательное движение маховика или привода в поступательное движение шпинделя.
Затвор (запорный орган) жестко соединен со шпинделем и представляет собой диск, клин или лист (в шиберных задвижках). При вращении маховика шпиндель выдвигается, затвор опускается и садится в седла, расположенные в корпусе, перекрывая проходное сечение. Герметичность перекрытия обеспечивается плотным прилеганием уплотнительных поверхностей затвора и седел. Уплотнение шпинделя (сальниковое или сильфонное) предотвращает утечку среды в окружающую среду.
Выбор материала корпуса и внутренних элементов определяется давлением, температурой, коррозионной активностью и абразивностью рабочей среды.
| Материал корпуса (марка) | Тип среды (примеры) | Диапазон температур, °C | Номинальное давление (PN), МПа (усл.) |
|---|---|---|---|
| Чугун (СЧ20, ВЧ50) | Вода, пар, нейтральные газы, нефтепродукты | -15…+300 | 1.0; 1.6; 2.5 |
| Углеродистая сталь (25Л, 35Л) | Вода, пар, нефть, газ, аммиак | -40…+425 | 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 16.0 |
| Легированная сталь (20ГЛ, 09Г2С) | Агрессивные среды умеренной активности, низкие температуры | -60…+450 | До 16.0 |
| Коррозионно-стойкая сталь (12Х18Н9ТЛ, 10Х17Н13М2Т) | Агрессивные среды: кислоты, щелочи, растворы солей | -60…+600 | До 16.0 |
| Латунь, бронза (БрАЖ) | Морская вода, пар, топливо, хладагенты | -60…+200 | 1.0; 1.6; 2.5 |
Материалы уплотнительных поверхностей (наплавка, кольца): латунь, бронза, монометалл (сталь 20Х13), стеллит (сплав на основе кобальта), фторопласт, этиленпропиленовый каучук (EPDM), нитрильный каучук (NBR). Выбор зависит от среды и температуры.
Монтаж задвижки должен производиться на прямом участке трубопровода с обеспечением возможности свободного доступа для обслуживания и ремонта. Направление потока среды, как правило, не регламентировано, но рекомендуется устанавливать задвижку так, чтобы давление под затвором помогало открыванию (для облегчения операции). Перед монтажом необходимо проверить чистоту внутренней полости и отсутствие повреждений уплотнений. Затяжка фланцевых болтов должна производиться крест-накрест по схеме, указанной в паспорте, с рекомендуемым моментом.
Эксплуатация требует соблюдения основных правил: задвижка должна находиться либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении. Допустимое положение регулирования – только кратковременное. При закрытии не следует прикладывать избыточное усилие во избежание повреждения уплотнительных поверхений. Для задвижек большого диаметра с ЭП необходимо контролировать состояние смазки в редукторе и работу концевых выключателей.
Техническое обслуживание включает периодическую проверку на герметичность, ревизию уплотнения шпинделя (сальника), подтяжку или замену набивки, контроль состояния электропривода и смазку ходового узла. Плановый ремонт с заменой уплотнительных колец или притиркой седел проводится согласно регламенту предприятия-эксплуатанта.
Преимущества:
Недостатки:
Задвижка использует поступательное движение перпендикулярно потоку, шаровой кран – поворотное вокруг оси. Шаровой кран более компактен, быстрее срабатывает, часто имеет более высокий класс герметичности (класс А), лучше подходит для частых переключений. Задвижка предпочтительнее на больших диаметрах (от DN150 и выше) и высоких давлениях, где производство надежных шаровых кранов значительно дороже. Задвижка также лучше работает с загрязненными средами, где твердые включения могут повредить сферу крана.
Это условное обозначение по системе ГОСТ: «30» – тип арматуры (задвижка), «с» – материал корпуса (сталь углеродистая), «41» – номер модели, «нж» – материал уплотнительных поверхностей (нержавеющая сталь). Буквенно-цифровой код после дроби может указывать на тип привода (например, «30с41нж-16» – задвижка стальная, клиновая, с упругим клином, уплотнение нержавеющая сталь, давление Ру 1.6 МПа).
Жесткий клин – для сред с постоянными параметрами, без риска перекосов и при высоких перепадах давления. Упругий клин – универсальное решение для воды, пара, нефтепродуктов, газа при переменных температурах, компенсирует небольшие деформации. Двухдисковый клин – для высокотемпературных сред (пар свыше 300°C), ответственных магистралей, где критична надежность и герметичность, а также для сред, способных к кристаллизации и отложениям.
При частичном открытии поток среды с высокой скоростью проходит узкую щель между диском и седлом, вызывая кавитацию (образование и схлопывание пузырьков пара) и гидроэрозию. Это приводит к быстрому разрушению уплотнительных поверхностей, вибрации и шуму. После работы в режиме регулирования задвижка, как правило, теряет способность герметично перекрывать поток.
Заклинивание часто вызвано коррозионным сращиванием или отложениями. Профилактика: периодическое (хотя бы раз в квартал) перекрытие и открытие на несколько ходов. Если заклинивание произошло, не следует прикладывать чрезмерное усилие к маховику. Необходимо аккуратно постучать по корпусу в районе фланцев (не по шпинделю!), попробовать слегка приоткрыть/закрыть. Для задвижек на пар или горячую воду иногда помогает прогрев корпуса паром или горелкой (с учетом техники безопасности). В крайнем случае требуется демонтаж и ревизия.
Кроме стандартных требований по выравниванию и обвязке, необходимо: обеспечить доступ к блоку управления и ручному дублеру (штурвалу), защитить кабельные вводы от влаги, проверить соответствие напряжения питания, настроить концевые выключатели и моментные защиты согласно паспорту. Обязательно предусмотреть байпасную линию или технологическую возможность отключения участка для ремонта задвижки без остановки процесса.
Задвижка запорная остается одним из наиболее востребованных типов трубопроводной арматуры в энергетике, ЖКХ, нефтегазовой и химической промышленности, особенно на магистральных и технологических трубопроводах средних и больших диаметров. Правильный выбор типа, материала и конструктивного исполнения задвижки, основанный на детальном анализе условий эксплуатации, напрямую влияет на надежность, долговечность и безопасность работы трубопроводной системы. Понимание конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений задвижек позволяет инженерно-техническому персоналу грамотно эксплуатировать и обслуживать данный вид арматуры, минимизируя риски аварийных ситуаций и простоев.