Затворы дисковые фланцевые Ду 150

Затворы дисковые фланцевые Ду 150: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Затвор дисковый фланцевый (ЗДФ) условным проходом 150 мм – это тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах диаметром 150 мм. Принцип действия основан на повороте диска (заслонки), установленного на валу, на 90 градусов от полностью открытого до полностью закрытого положения. Фланцевое исполнение подразумевает, что корпус арматуры оснащен присоединительными фланцами стандартизированных размеров и исполнений для жесткого болтового соединения с ответными фланцами трубопровода. Данный типоразмер (Ду 150, или 6 дюймов) широко распространен в магистральных сетях водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции и на технологических линиях промышленных предприятий.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция дискового затвора Ду 150 включает несколько ключевых компонентов, от качества и правильного подбора которых зависит надежность и долговечность арматуры.

• Корпус: Изготавливается методом литья или сварки из углеродистой стали (ст.20, 25Л), нержавеющей стали (12Х18Н9ТЛ, 08Х18Н10), чугуна (СЧ20, ВЧШГ) или сплавов цветных металлов (титан, алюминий). Фланцы корпуса выполняются в соответствии с ГОСТ 33259-2015 (ряд 1 или 2, эквивалентны старым ГОСТ 12815-80) или стандартами ASME/ANSI. Для Ду 150 распространены фланцы с исполнением уплотнительной поверхности типа 1 (гладкая), 2 (выступ-впадина) или 3 (шип-паз).
• Диск (заслонка): Основной запирающий элемент. Может быть выполнен из того же материала, что и корпус, или из другого, более стойкого к коррозии и эрозии (например, диск из нержавеющей стали в чугунном корпусе). Форма диска оптимизирована для обеспечения минимального гидравлического сопротивления в открытом положении.
• Уплотнение: Наиболее критичный узел. Разделяется на контурное уплотнение (между корпусом и диском по периметру) и уплотнение вала. Контурное уплотнение чаще всего выполняется в виде резинового или полимерного кольца (манжеты), завулканизированного в корпус или установленного в паз на диске. Материалы: EPDM (для воды, пара, слабоагрессивных сред до +120°C), NBR (масло-бензостойкий), Viton (FKM) для высоких температур и агрессивных химических сред. В металлозатворах уплотнение обеспечивается точным притиранием металлических поверхностей диска и корпуса.
• Вал (шпиндель): Передает крутящий момент от привода на диск. Обычно выполняется из нержавеющей стали. Соединение с дилом может быть жестким (шпонка, шлицы) или безвыборным (цельнокованый/сварной узел). Вал проходит через корпус с помощью сальникового уплотнения или подшипниковых узлов.
• Привод: Затвор Ду 150 может управляться вручную (с помощью рычажного механизма или маховика с редуктором) или автоматически – электрическим (МЭО), пневматическим или гидравлическим приводом. Выбор привода зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источников энергии и необходимости дистанционного управления/интеграции в АСУ ТП.

Области применения и рабочие параметры

Дисковые затворы Ду 150 находят применение в системах с умеренным давлением, где требуются компактные габариты и относительно низкая стоимость арматуры по сравнению с задвижками или шаровыми кранами аналогичного диаметра.

• ЖКХ: Магистральные и распределительные сети холодного и горячего водоснабжения (ХВС/ГВС), тепловые пункты (ИТП, ЦТП), системы водоотведения.
• Энергетика: Техническое водоснабжение ТЭЦ и АЭС, системы химводоочистки, трубопроводы низкого давления.
• Промышленность: Технологические линии пищевой, химической, нефтегазовой (вспомогательные линии) отраслей, системы вентиляции и кондиционирования воздуха (для регулирования газовых потоков).
• Судостроение: Системы балластные, противопожарные, осушительные.

Типичные рабочие параметры для затворов Ду 150 с мягким уплотнением:

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Условный диаметр (DN)	150 мм (6″)	Фактический внутренний диаметр может отличаться
Условное давление (PN)	10, 16, 25 бар	Наиболее распространено PN16
Рабочая температура	От -20°C до +120°C (для EPDM)	Зависит от материала уплотнения
Среда	Вода, воздух, пар, слабоагрессивные жидкости и газы	Агрессивность среды определяет материал корпуса и уплотнения
Климатическое исполнение	У1, УХЛ1, Т1 и др. по ГОСТ 15150	Для установки на улице требуется кожух для привода
Строительная длина	От 108 до 140 мм (по ГОСТ 12521-84)	Значительно меньше, чем у задвижки того же Ду

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами арматуры

Преимущества:

• Компактность и малая строительная длина: Основное преимущество, позволяющее устанавливать затворы в стесненных условиях.
• Малый вес: Облегчает монтаж и снижает нагрузку на трубопровод.
• Простота конструкции и обслуживания: Минимальное количество деталей, возможность быстрой замены уплотнительных элементов (в ремонтопригодных моделях).
• Быстрое срабатывание: Поворот на 90° осуществляется за секунды.
• Низкая стоимость: Особенно для типоразмера Ду 150, где цена задвижки или шарового крана существенно выше.
• Пригодность для регулирования: Многие модели с определенной характеристикой пропуска позволяют использовать затвор в качестве регулирующего органа.

Недостатки:

• Ограниченное давление: Как правило, не превышает PN25-40 для моделей с мягким уплотнением.
• Гидравлическое сопротивление: В открытом положении диск создает большее сопротивление потоку, чем полнопроходная задвижка или шаровой кран.
• Требование к чистоте среды: Абразивные включения могут повредить уплотнительную манжету.
• Крутящий момент на валу: Для перекрытия потока под давлением требуется значительный момент, особенно у больших диаметров, что обуславливает необходимость установки редукторов или мощных приводов.
• Ограниченная герметичность: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2016 обычно А (без видимых протечек), что ниже, чем у шаровых кранов (класс АА).

Критерии выбора и особенности монтажа

При подборе дискового затвора Ду 150 необходимо учитывать следующие параметры:

1. Рабочая среда: Состав, температура, наличие абразивных частиц. Определяет материал корпуса, диска и тип уплотнения.
2. Давление и температура: Должны соответствовать значениям PN и T, указанным в паспорте арматуры.
3. Тип присоединения: Фланцы должны соответствовать стандартам и исполнению фланцев трубопровода (ряд, тип поверхности, диаметры и количество отверстий). Для Ду 150 PN16 типовое исполнение – фланец с 8 отверстиями под шпильки М20.
4. Управление: Ручное (рычаг, редуктор) или автоматическое. Для электрического привода подбирается напряжение (~220В, ~380В), время срабатывания, класс взрывозащиты (Exd, Exe при необходимости).
5. Климатические условия: Для наружной установки выбирается соответствующее исполнение и защита привода (IP65, IP67).

Особенности монтажа:

• Монтаж производится на прямолинейном участке трубопровода, свободном от напряжений. Допускается установка в любом пространственном положении, но предпочтительно – валом горизонтально.
• Перед установкой необходимо очистить фланцы трубопровода от грязи и окалины.
• Затвор должен быть в полностью открытом положении во время монтажа для предотвращения деформации диска.
• Шпильки/болты должны затягиваться крест-накрест с равномерным моментом, указанным в паспорте, чтобы избежать перекоса корпуса.
• Запрещается использовать затвор в качестве опоры для трубопровода или для компенсации несоосности фланцев.
• После монтажа необходимо провести несколько циклов открытия-закрытия, чтобы убедиться в отсутствии заеданий.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между затвором дисковым и шаровым краном на Ду 150?

Шаровой кран имеет сферический запорный элемент с сквозным отверстием. В открытом положении он обеспечивает практически нулевое гидравлическое сопротивление (в полнопроходных моделях) и более высокий класс герметичности. Однако он, как правило, дороже, имеет большую строительную длину и массу. Затвор дисковый компактнее, дешевле, но создает большее сопротивление потоку и чаще используется для сред низкой и средней чистоты.

Можно ли использовать затвор Ду 150 для регулирования расхода?

Да, но с оговорками. Специальные регулирующие затворы имеют определенную пропускную характеристику (чаще всего линейную или равнопроцентную). Однако стандартные затворы, особенно с эксцентриковым диском, могут использоваться для грубого регулирования. Важно учитывать, что в частично открытом положении диск подвержен повышенным вибрациям и кавитационным явлениям, что сокращает срок службы уплотнения.

Какой материал уплотнения выбрать для горячей воды (до 130°C)?

Для температур до 130°C оптимальным выбором является этилен-пропиленовый каучук (EPDM). Он обладает отличной стойкостью к горячей воде, пару и окислителям. Нитрильный каучук (NBR) в этом диапазоне температур будет стареть быстрее. Для температур выше 150°C следует рассматривать фторкаучук (Viton/FKM) или металлозатворы.

Что означает «эксцентриковый» затвор и зачем это нужно?

Эксцентриковое расположение диска (со смещением оси вращения диска относительно оси прохода и центральной линии корпуса) позволяет диску при открытии/закрытии не тереться об уплотнение, а отходить от него. Это значительно снижает износ уплотнительной манжеты, уменьшает требуемый для поворота момент и увеличивает ресурс арматуры. Для ответственных применений рекомендуется выбирать именно двух- или трехэксцентриковые затворы.

Требуется ли техобслуживание дискового затвора?

Да, плановое техническое обслуживание включает визуальный осмотр, проверку герметичности, смазку подшипниковых узлов и штока (если предусмотрено конструкцией), проверку работы привода и состояния уплотнительных элементов. Периодичность устанавливается инструкцией по эксплуатации, но не реже 1 раза в год.

Почему при закрытии затвора на напорном трубопроводе рычаг требует значительного усилия?

Основное усилие требуется для преодоления момента от давления среды на диск. Чем выше давление в трубопроводе, тем больше усилие. Для ручного управления затворами Ду 150 при давлениях выше 10 бар практически всегда используется редуктор (маховое колесо), позволяющий снизить прикладываемое усилие. При резком возрастании усилия следует проверить наличие посторонних предметов в проточной части или повреждение диска/уплотнения.

Заключение

Затвор дисковый фланцевый Ду 150 является оптимальным технико-экономическим решением для перекрытия и регулирования потока в трубопроводных системах среднего диаметра, где ключевыми требованиями являются компактность, надежность и умеренная стоимость. Правильный выбор материала, типа уплотнения и привода в соответствии с параметрами рабочей среды и условиями эксплуатации обеспечивает длительный и безотказный срок службы арматуры. При монтаже и обслуживании необходимо строго следовать рекомендациям производителя, уделяя особое внимание чистоте фланцевых соединений и равномерности затяжки. В сравнении с задвижками и шаровыми кранами, дисковые затворы занимают свою устойчивую нишу, особенно в системах ЖКХ и на промышленных объектах с большим количеством арматуры, где их преимущества в габаритах и массе дают существенный экономический эффект.