Затворы дисковые межфланцевые с электроприводом

Затворы дисковые межфланцевые с электроприводом: конструкция, применение и выбор

Затвор дисковый межфланцевый (или поворотный дисковый затвор) с электроприводом представляет собой компактную запорную или регулирующую арматуру, в которой запирающий элемент выполнен в виде диска, вращающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Установка электропривода преобразует данное устройство в автоматизированный узел, способный дистанционно или по сигналу системы управления осуществлять открытие, закрытие и, в ряде случаев, точное регулирование потока. Конструкция «межфланцевого» типа подразумевает монтаж корпуса затвора между ответными фланцами трубопровода без необходимости собственного фланцевого крепления, что обеспечивает минимальную строительную длину и массу.

Конструктивные особенности и основные компоненты

Устройство затвора дискового межфланцевого с электроприводом состоит из двух основных агрегатов: собственно затвора и электроприводной головки (электропривода).

1. Корпус и диск

Корпус, как правило, литой (из чугуна, стали, нержавеющей стали, алюминиевых сплавов), имеет цилиндрическую или близкую к ней форму. Внутри корпуса на подшипниках вращается ось (шпиндель), жестко соединенная с диском. Диск – основной запирающий элемент – может быть выполнен из того же материала, что и корпус, или из коррозионно-стойкого сплава. Для обеспечения герметичности в закрытом положении используется уплотнение:

    • Сальниковое уплотнение шпинделя: традиционное, требует обслуживания.
    • Сильфонное уплотнение: для агрессивных или опасных сред.
    • Уплотнение «металл по металлу»: для высоких температур.

    2. Электропривод

    Электропривод – это устройство, преобразующее электрическую энергию во вращательное движение шпинделя затвора. Основные компоненты привода:

    • Электродвигатель (обычно асинхронный): источник вращения.
    • Редуктор (червячный, цилиндрический, планетарный): понижает скорость вращения и увеличивает выходной крутящий момент.
    • Блок управления и концевые выключатели: ограничивают ход диска в положениях «Открыто» и «Закрыто».
    • Позиционер (опционально): устройство для точного позиционирования диска в промежуточных положениях, необходимо для регулирующих функций.
    • Ручной дублер (аварийный привод): механизм для ручного управления при отключении электропитания.

    Классификация и технические параметры

    Выбор конкретной модели определяется комплексом технических характеристик, которые должны соответствовать условиям эксплуатации.

    Таблица 1: Основные параметры выбора затвора

    ПараметрВарианты исполнения / Единицы измеренияКомментарий
    Условный диаметр (DN)от DN 50 до DN 1200 и болееСтандартный ряд по ГОСТ, ISO, DIN. Межфланцевые затворы особенно эффективны на больших диаметрах.
    Условное давление (PN)PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, Class 150, Class 300Рабочее давление, как правило, не превышает 16-25 бар для стандартных конструкций.
    Тип уплотнения дискаРезиновое (EPDM, NBR, Viton), металлическое, тефлоновое (PTFE)Определяет температурный диапазон и химическую стойкость. EPDM для воды, NBR для масел, FKM для агрессивных сред.
    Материал корпуса и дискаЧугун (GG25, EN-JS1030), сталь углеродистая (WCB), нержавеющая сталь (CF8/304, CF8M/316), алюминий, дуплексные сталиВыбор по давлению, температуре и коррозионной активности среды.
    Температура рабочей средыОт -40°C до +200°C (зависит от уплотнения)Для экстремальных температур требуются специальные исполнения.
    Тип управления электроприводомДвухпозиционный («Открыть-Закрыть»), многооборотный регулирующий, модулирующийЗависит от задачи: запорная или регулирующая арматура.
    Крутящий момент на выходе приводаОт 10 Нм до нескольких тысяч НмДолжен превышать требуемый момент затвора с запасом 20-30%.
    Степень защиты привода (IP)IP54, IP65, IP67, IP68Определяет защиту от пыли и влаги. Для улицы – не ниже IP65.
    Взрывозащита (Ex)Ex d, Ex e, Ex iОбязательна для применения во взрывоопасных зонах.

    Области применения в энергетике и смежных отраслях

    Затворы с электроприводом находят широкое применение благодаря возможности интеграции в АСУ ТП.

    • Водоподготовка и очистные сооружения: управление потоками исходной, технической и очищенной воды, реагентов.
    • Теплоэнергетика (котельные, ТЭЦ): в системах теплоснабжения (сетевой воде, паре низкого давления), химводоочистки, вентиляции.
    • Вентиляция и газоснабжение: регулирование потоков воздуха и газов в системах вентиляции, дымоудаления, на газопроводах низкого давления.
    • Химическая и нефтегазовая промышленность: для неагрессивных сред и сред низкого давления в качестве запорной арматуры на вспомогательных линиях.
    • Системы пожаротушения: в качестве узлов управления в спринклерных и дренчерных системах.

    Преимущества и недостатки

    Преимущества:

    • Компактность и малая строительная длина: существенно меньше, чем у задвижек или шаровых кранов сопоставимого диаметра.
    • Малый вес: снижает нагрузку на трубопровод и опоры.
    • Быстрое срабатывание: время полного открытия/закрытия обычно составляет от 15 до 60 секунд.
    • Простота монтажа и обслуживания: установка между фланцами упрощает монтаж.
    • Возможность использования для регулирования: с соответствующим приводом и позиционером.
    • Относительно низкая стоимость на больших диаметрах по сравнению с другой запорной арматурой.

    Недостатки и ограничения:

    • Ограниченное рабочее давление: как правило, не более PN 25.
    • Наличие «мёртвой зоны» в регулировании: при положениях диска, близких к закрытому, характеристика регулирования нелинейна.
    • Гидродинамический момент: поток среды создает значительный крутящий момент на диске, особенно в промежуточных положениях, что требует привода с большим выходным моментом.
    • Ограничения по температуре из-за материала уплотнения.
    • Падение давления: даже в полностью открытом положении диск создает гидравлическое сопротивление.

Критерии выбора и особенности монтажа

Выбор конкретной модели должен основываться на детальном анализе условий технологического процесса.

Таблица 2: Алгоритм выбора затвора с электроприводом

ЭтапРассматриваемые параметрыДействие
1. Анализ рабочей средыАгрегатное состояние, химический состав, температура, давление, наличие абразивных частиц.Определение материала корпуса, диска и типа уплотнения.
2. Определение параметров трубопроводаУсловный диаметр (DN), номинальное давление (PN), тип фланцевого соединения (стандарт, класс герметичности).Выбор типоразмера затвора и его давления.
3. Определение функции арматурыЗапорная, запорно-регулирующая, регулирующая, отсечная.Выбор типа электропривода (2-х позиционный или регулирующий), необходимости позиционера.
4. Расчет требуемого крутящего моментаМомент трения в уплотнениях, момент от перепада давления, динамический момент от потока, запас (20-30%).Выбор электропривода с номинальным выходным моментом, превышающим расчетный.
5. Условия окружающей средыТемпература, наличие влаги, пыли, взрывоопасной зоны.Выбор степени защиты (IP) и взрывозащищенного исполнения (Ex) привода.
6. Требования к управлениюНапряжение питания (220В/380В), тип управляющего сигнала («Сухой контакт», 4-20 мА), протокол связи (Modbus, Profibus).Выбор блока управления и опций коммутации.

Монтаж: Установка требует аккуратности. Фланцы трубопровода должны быть параллельны, прокладка (обычно поставляется с затвором) установлена правильно. Запрещается использовать болты чрезмерной длины, которые могут упереться в диск и заблокировать его вращение. Затяжку болтов следует производить крест-накрест с рекомендованным моментом затяжки. Электропривод монтируется согласно инструкции, с обеспечением соосности. После монтажа обязательна проверка хода затвора вручную (с помощью дублера) и на электроприводе без давления, а затем под рабочим давлением.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие межфланцевого затвора от фланцевого?

Межфланцевый затвор не имеет собственных фланцев. Его корпус зажимается между фланцами трубопровода с помощью шпилек или болтов, проходящих через его корпус. Фланцевый затвор имеет собственные ответные фланцы, которые болтами крепятся к фланцам трубопровода. Межфланцевая конструкция легче и компактнее.

Можно ли использовать затвор с электроприводом для точного регулирования расхода?

Да, но с важными оговорками. Для этого необходим специальный многооборотный регулирующий электропривод с аналоговым позиционером (4-20 мА) и соответствующий сигнал от контроллера. Следует помнить о нелинейной расходной характеристике и наличии «мёртвой зоны» вблизи положения закрыто, что может ухудшить качество регулирования на малых расходах.

Как правильно подобрать крутящий момент электропривода для затвора?

Момент складывается из: 1) Момента трения в уплотнениях (зависит от размера, давления, материала). 2) Момента от перепада давления на диске (максимален в промежуточных положениях). 3) Динамического момента от потока. Производители затворов предоставляют графики или таблицы требуемого момента для каждого типоразмера в зависимости от давления. К полученному значению необходимо добавить запас 20-30%. Выбор привода с недостаточным моментом приведет к его остановке и аварии.

Что важнее при выборе: степень защиты IP или климатическое исполвание?

Оба параметра критичны. Степень защиты IP (Ingress Protection) гарантирует защиту от попадания твердых тел и воды внутрь корпуса привода. Для установки на улице требуется не менее IP65. Климатическое исполнение (У, УХЛ, Т по ГОСТ) определяет рабочий диапазон температур окружающего воздуха и стойкость к атмосферным воздействиям. Для северных регионов необходимо исполнение, допускающее работу при температурах ниже -40°C, часто с дополнительным обогревом.

Нужно ли обслуживать затворы с электроприводом после установки?

Да, плановое техническое обслуживание обязательно. Оно включает: визуальный осмотр, проверку герметичности, контроль состояния уплотнений, проверку работоспособности концевых выключателей и точности позиционирования (для регулирующих приводов), смазку механических частей согласно регламенту производителя. Периодичность ТО устанавливается в зависимости от интенсивности работы и условий среды.

Почему затвор может не закрыться до конца или «протекать» после установки?

Основные причины: 1) Недостаточный крутящий момент привода. 2) Механическое препятствие в трубопроводе (окалина, посторонний предмет), попавшее в седло. 3) Износ или повреждение уплотнительного кольца на диске. 4) Неправильный монтаж (перекос между фланцами, деформация корпуса при затяжке). 5) Длинные болты, упирающиеся в диск. Перед поиском неисправности в приводе необходимо вручную (через дублер) проверить легкость хода затвора.

Заключение

Затвор дисковый межфланцевый с электроприводом является эффективным техническим решением для автоматизации запорных и регулирующих функций на трубопроводах больших диаметров с умеренными давлениями в энергетике, ЖКХ и промышленности. Его выбор требует комплексного учета характеристик рабочей среды, параметров трубопровода, требуемой функции и условий окружающей среды. Правильный расчет крутящего момента и внимательный монтаж – ключевые факторы надежной и долговременной работы арматурного узла. Интеграция таких затворов в современные системы АСУ ТП позволяет создавать высокоэффективные, управляемые и безопасные технологические комплексы.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.