Затворы дисковые Ду150

Затворы дисковые Ду150: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Дисковый затвор (также известный как поворотный затвор, заслонка, герметичный клапан или butterfly valve) с условным диаметром DN 150 (Ду150) представляет собой запорную, регулирующую или отсечную арматуру, в которой запирающий элемент выполнен в форме диска, вращающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению потока рабочей среды. Номинальный диаметр 150 мм определяет область его применения в трубопроводных системах среднего и крупного калибра, где требуется эффективное перекрытие потока при ограниченных габаритах и массе устройства.

Конструктивные особенности дисковых затворов Ду150

Конструкция стандартного дискового затвора DN 150 включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус. Изготавливается методом литья, штамповки или сварки из различных марок стали (углеродистой, нержавеющей, легированной), чугуна (серого, ковкого, ВЧШГ), алюминиевых сплавов, титана или полимеров. Для Ду150 наиболее распространены чугунные (ЧШГ, ВЧШГ) и стальные корпуса. Фланцевое соединение по ГОСТ, EN или ASME является типичным для этого диаметра.
• Диск (заслонка). Форма диска оптимизирована для обеспечения минимального гидравлического сопротивления в открытом положении. Материал диска часто отличается от материала корпуса для повышения коррозионной стойкости или износостойкости. Для Ду150 применяются диски из нержавеющей стали (например, 12Х18Н10Т, AISI 304/316), с покрытиями (никелирование, каучук) или из сплавов на основе меди.
• Уплотнение. Наиболее критичный элемент, определяющий герметичность. Системы уплотнения бывают:
  • Мягкое уплотнение: диск уплотняется эластомерным кольцом (EPDM, NBR, Viton, Silicone), установленным в корпусе или на диске. Обеспечивает высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015 (нулевая утечка), но ограничено по температуре и агрессивности среды.
  • Металл-металл: диск и седло в корпусе выполнены из металла (часто с наплавкой износостойких сплавов). Применяется для высоких температур (свыше 400°C) и абразивных сред. Герметичность обычно класса «В» или «С».
  • Комбинированное уплотнение: например, металлическое седло с эластомерным вкладышем.
• Шпиндель (вал). Может быть цельным (проходящим сквозь диск) или раздельным (двухопорным). Для диаметра 150 мм и ответственных применений предпочтительна конструкция с цельным шпинделем из нержавеющей стали, обеспечивающая высокую прочность и исключающая риск выпадения диска в трубопровод.
• Привод и система управления. Затвор Ду150 может управляться вручную (рычагом, редуктором с маховиком) или автоматически – с помощью электропривода, пневмопривода или гидропривода. Выбор привода зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источника энергии и необходимости дистанционного управления.

Классификация и технические характеристики

Дисковые затворы DN 150 классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

По типу присоединения к трубопроводу:

• Фланцевый (наиболее распространенный для Ду150).
• Межфланцевый (стяжной) – не имеет собственных фланцев, устанавливается между фланцами трубопровода.
• Под приварку (муфтовый или встык).

По рабочему давлению (PN, Ру):

Для Ду150 стандартный ряд давлений включает: PN6, PN10, PN16, PN25. В отдельных исполнениях (стальные) может достигать PN40. Выбор зависит от параметров системы.

По типу уплотнения и рабочей среде:

• Для воды, пара, нейтральных жидкостей (уплотнение EPDM, NBR).
• Для агрессивных химических сред (уплотнение FPM/Viton, PTFE).
• Для абразивных суспензий, шламов (с износостойким покрытием диска и уплотнением).
• Для пищевой промышленности (с покрытиями, допущенными к контакту с пищевыми продуктами).

Таблица 1. Основные технические параметры дисковых затворов Ду150

Параметр	Типовые значения для Ду150	Примечания
Условный диаметр, DN	150 мм	Фактический проход обычно близок к 150 мм
Условное давление, PN	10, 16, 25	Наиболее востребованы PN16
Рабочая температура	-20°C до +120°C (для EPDM) до +200°C (для NBR) до +600°C (металл-металл)	Зависит от материала уплотнения
Класс герметичности по ГОСТ 9544	А (нулевая утечка), В, С	Класс А достигается на эластомерных уплотнениях
Материал корпуса (типовые)	ВЧШГ (EN-GJS-400/500), Сталь 25Л, 12Х18Н9ТЛ, AISI 316	Выбор по агрессивности среды и давлению
Материал диска	Нержавеющая сталь с покрытием или без, углеродистая сталь с покрытием	Покрытия: никель, каучук, эпоксидка
Материал уплотнения	EPDM, NBR, FKM (Viton), PTFE	EPDM – универсал для воды, FKM – для нефтепродуктов
Крутящий момент для управления	120 – 350 Нм	Зависит от давления и конструкции, критично для выбора привода
Стандарты присоединения	ГОСТ 33259 (EN 1092-1), ASME B16.5	Фланец тип 01 (плоский) или тип 02 (выступ-впадина)

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Дисковые затворы DN 150 находят широкое применение благодаря компромиссу между пропускной способностью, стоимостью и габаритами.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: системы теплоснабжения (тепловые сети, ИТП, ЦТП), водоснабжения и водоотведения, вентиляции и кондиционирования. Используются для отсечения участков сетей, регулирования расхода теплоносителя.
• Промышленные трубопроводы: технологические линии с водой, паром низкого давления, сжатым воздухом, нейтральными газами.
• Нефтегазовая и химическая промышленность: для сред с умеренной агрессивностью (при условии правильного подбора материалов уплотнения и корпуса).
• Судостроение и системы пожаротушения.

Критерии выбора и особенности монтажа

При выборе дискового затвора на DN 150 необходимо учитывать:

• Рабочая среда: химический состав, температура, наличие абразивных частиц.
• Давление в системе: номинальное и пробное.
• Требуемый класс герметичности: для ответственных участков – класс А.
• Частота циклований: для частого регулирования предпочтительны затворы с износостойкими уплотнениями и подшипниками.
• Тип управления: ручное (редукторное для высокого момента) или автоматическое.
• Соответствие стандартам: наличие сертификатов (ТР ТС 010/032, сертификаты пожарной безопасности).

Особенности монтажа: Затвор Ду150, особенно межфланцевый, требует аккуратной установки. Необходимо обеспечить соосность фланцев трубопровода, чтобы избежать перекоса диска и нарушения герметичности. Затяжка болтов должна производиться крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки. Перед первым пуском обязательна проверка свободного хода диска на весь угол поворота (обычно 90°).

Преимущества и недостатки по сравнению с другой запорной арматурой (задвижками, шаровыми кранами)

Преимущества:

• Малые строительные длина и высота: что критично в стесненных условиях.
• Малый вес: облегчает монтаж и снижает нагрузку на трубопровод.
• Быстрое срабатывание: поворот на 90° осуществляется быстро.
• Относительно низкая стоимость для диаметров от DN50 и выше.
• Пригодность для регулирования (в специальных исполнениях с соответствующей характеристикой диска).

Недостатки:

• Наличие дросселирующего элемента (диска) в проточной части даже в открытом состоянии, что создает гидравлическое сопротивление.
• Ограниченная стойкость уплотнений к высоким температурам и агрессивным средам по сравнению с шаровыми кранами на металлических седлах.
• При длительной эксплуатации в частично открытом положении возможно ускоренное изнашивание уплотнения и диска из-за кавитации и эрозии.
• Ограничения по давлению: как правило, ниже, чем у шаровых кранов и задвижек того же диаметра.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается затвор дисковый Ду150 от шарового крана Ду150?

Основные отличия: в шаровом кране запирающий элемент – сфера со сквозным отверстием, которая в открытом положении не создает сопротивления потоку. Шаровые краны, как правило, обеспечивают более высокую герметичность и надежность на высоких давлениях, но для диаметра 150 мм они значительно тяжелее, габаритнее и дороже дисковых затворов. Затвор выигрывает там, где важны компактность, вес и стоимость, а требования по гидравлическим потерям не критичны.

Можно ли использовать дисковый затвор Ду150 для регулирования расхода?

Да, но с оговорками. Специальные регулирующие затворы имеют профилированный диск, обеспечивающий линейную или равнопроцентную расходную характеристику. Однако, стандартные затворы, предназначенные в первую очередь для отсечения, при использовании для регулирования в промежуточных положениях подвержены ускоренному износу и кавитации. Для точного и частого регулирования следует выбирать модели, позиционируемые производителем как регулирующие.

Какой материал уплотнения выбрать для горячей воды (t=95-110°C)?

Для систем горячего водоснабжения и отопления с температурой до 110°C оптимальным выбором является этилен-пропиленовый каучук (EPDM). Он обладает отличной стойкостью к горячей воде, пару низкого давления и ингибированным теплоносителям. Нитрильный каучук (NBR) также может применяться, но его температурный предел обычно ниже, а стойкость к пару хуже. Для температур выше 120°C необходимо рассматривать уплотнения из фторкаучука (FKM/Viton) или металлические седла.

Что означает маркировка «DN150 PN16» на корпусе?

Данная маркировка указывает на два ключевых параметра: DN150 (Diameter Nominal) – номинальный (условный) диаметр прохода, приблизительно равный 150 мм. PN16 (Pressure Nominal) – номинальное (условное) давление в барах, которое затвор может выдерживать при температуре рабочей среды 20°C. При повышении температуры допустимое рабочее давление, как правило, снижается в соответствии с графиками, предоставляемыми производителем.

Требуется ли техобслуживание дискового затвора Ду150?

Да, периодическое техническое обслуживание необходимо для обеспечения долговечности и надежности. Оно включает: визуальный осмотр на предмет наружных повреждений и утечек, проверку легкости хода привода (при ручном управлении), смазку шпинделя и элементов привода (если это предусмотрено конструкцией), при необходимости – подтяжку сальникового уплотнения (в моделях с такой возможностью). Для затворов с эластомерным уплотнением ресурс уплотнения ограничен и требует планирования замены.

Как правильно ориентировать затвор при монтаже на вертикальном трубопроводе?

Ориентация затвора имеет значение. Предпочтительно устанавливать затвор так, чтобы шпиндель находился в горизонтальном положении. Не рекомендуется установка шпинделем вертикально вниз, так как в этом случае в зоне уплотнений и подшипников может скапливаться шлам из трубопровода, приводящий к заклиниванию и износу. Если такая установка неизбежна, следует выбирать модели, допускающие ее, и предусматривать более частое обслуживание.