Затворы дисковые ЗДМ: конструкция, применение и технические характеристики

Затвор дисковый межфланцевый (ЗДМ) представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах. Принцип действия основан на повороте диска (заслонки), установленного на валу, на 90 градусов от полностью открытого до полностью закрытого положения. Основное конструктивное отличие ЗДМ – отсутствие собственного корпуса с присоединительными патрубками. Затвор монтируется между фланцами трубопровода, что обеспечивает компактность, малый вес и простоту установки.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция затвора ЗДМ включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус (рама): Обычно изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали (сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, AISI 304/316). Представляет собой кольцо, внутри которого вращается диск. Имеет уплотнительные поверхности для монтажа между фланцами.
• Диск (заслонка): Основной запирающий элемент. Может быть выполнен в виде плоского или двояковыпуклого (линзовидного) диска. Материалы: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун с покрытием (резина, эпоксидка). Форма диска оптимизирована для обеспечения герметичности и минимального гидравлического сопротивления.
• Уплотнение: Критически важный узел. Состоит из седлового уплотнения, установленного в корпусе, и периметрового уплотнения на диске. Наиболее распространены уплотнения из EPDM, NBR (нитрил), Viton (фторкаучук), PTFE (фторопласт). Выбор материала зависит от температуры и агрессивности среды.
• Вал (шпиндель): Передает крутящий момент от привода к диску. Выполняется из нержавеющей стали для защиты от коррозии и заедания. Соединение вала с диском может быть фиксированным или плавающим для компенсации перекосов.
• Присоединительные размеры: Соответствуют ГОСТ, DIN или ANSI стандартам. Давление и диаметр определяют количество и диаметр отверстий под шпильки/болты на корпусе затвора.

Классификация и типоразмеры

Затворы ЗДМ классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

По типу привода:

• Ручной: С маховиком или редуктором. Применяются для трубопроводов малых и средних диаметров (до DN300), где усилие оператора достаточно для управления.
• Электрический (ЗДМ-Э): С электроприводом. Используются в автоматизированных системах управления, на труднодоступных или крупногабаритных трубопроводах (DN350 и выше).
• Пневматический/Гидравлический: С пневмо- или гидроцилиндром. Применяются во взрывоопасных зонах или при наличии соответствующего источника энергии.

По типу уплотнения:

• С резиновым уплотнением (мягкое): Обеспечивает высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015. Рабочая температура ограничена свойствами эластомера (обычно от -20°C до +120°C для EPDM).
• С металлическим уплотнением: Используется для высоких температур (до +600°C) и агрессивных сред. Герметичность, как правило, ниже (класс «В» или «С»).
• С PTFE уплотнением: Для химически агрессивных сред.

Типоразмерный ряд ЗДМ охватывает диаметры от DN50 до DN2000 и более. Номинальное давление (PN) для стандартных моделей обычно составляет PN6, PN10, PN16. Для энергетики и нефтегазовой отрасли выпускаются затворы на PN25 и выше.

Таблица 1. Основные типоразмеры и параметры затворов ЗДМ (пример для PN16)

Условный проход, DN	Диаметр, Dу, мм	Строительная длина, L, мм (примерная)	Масса (ручной), кг (примерная)	Рекомендуемый тип привода для DN ≥
50	165	43	4.5	300
100	215	46	8.5	300
200	280	52	18	300
300	390	60	40	Электрический/редукторный
500	600	85	120	Электрический
800	900	110	350	Электрический

Область применения в энергетике и смежных отраслях

В энергетическом секторе затворы ЗДМ нашли широкое применение благодаря своей надежности и простоте обслуживания.

• Системы технического водоснабжения (ТВС): Для перекрытия потоков охлаждающей воды на входе и выходе градирен, конденсаторов турбин.
• Тепловые сети (теплофикация): В качестве запорной арматуры на ответвлениях, для дренажных линий, в системах подпитки.
• Системы пожаротушения: В магистралях подачи воды к спринклерным системам и гидрантам.
• Вентиляционные системы и газоходы: Затворы с электроприводом используются для регулирования потоков дымовых газов или воздуха.
• Водоподготовка и химводоочистка (ХВО): Для управления потоками реагентов, очищенной и обессоленной воды.

Важным ограничением является применение для сред с высокими температурами (свыше +120°C для резиновых уплотнений) и высоким давлением (свыше PN25). В таких условиях чаще используются задвижки или шаровые краны.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечной работы затвора. Ключевые этапы:

1. Подготовка фланцев: Фланцы трубопровода должны быть соосными, параллельными и очищенными от окалины и грязи. Расстояние между фланцами должно соответствовать строительной длине затвора.
2. Установка затвора: Затвор размещается между фланцами без перекосов. Важно обеспечить свободное вращение диска до затяжки крепежа.
3. Затяжка крепежных элементов: Болты или шпильки должны затягиваться крест-накрест с постепенным увеличением момента, указанного в паспорте изделия. Это предотвращает деформацию корпуса и нарушение герметичности.
4. Проверка работы: После монтажа необходимо несколько раз полностью открыть и закрыть затвор, убедившись в отсутствии заеданий.

Эксплуатация требует периодической проверки состояния уплотнений и смазки подшипниковых узлов (если они предусмотрены). При потере герметичности производится замена уплотнительных колец. Затворы с резиновым уплотнением не должны использоваться в качестве регулирующей арматуры в полуоткрытом положении при высоких скоростях потока, так как это приводит к кавитационному износу диска и резины.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры

Преимущества:

• Компактность и малый вес: Значительно меньше, чем у задвижек аналогичного диаметра, что снижает нагрузку на трубопровод и упрощает монтаж.
• Простота конструкции и обслуживания: Минимальное количество деталей, легкая замена уплотнений.
• Быстрое срабатывание: Поворот на 90° осуществляется быстро, что критично для аварийного отключения участков.
• Универсальность монтажа: Может устанавливаться в любом пространственном положении.
• Относительно низкая стоимость: Особенно для больших диаметров (DN300+).

Недостатки:

• Ограниченное давление: Как правило, не превышает PN25 для стандартных конструкций.
• Гидравлическое сопротивление: В открытом положении диск частично перекрывает проход, создавая большее сопротивление, чем полнопроходная арматура.
• Износ уплотнений при регулировании: Резиновые уплотнения подвержены эрозии при длительной работе в режиме дросселирования.
• Ограничения по температуре для мягких уплотнений: Рабочий диапазон определяется материалом седла.

Таблица 2. Сравнение затвора ЗДМ с задвижкой и шаровым краном

Параметр	Затвор дисковый ЗДМ	Задвижка	Кран шаровый
Строительная длина	Минимальная	Максимальная	Малая
Вес	Малый	Большой	Средний
Герметичность	Высокая (с мягким уплотнением)	Высокая (клиновая)	Очень высокая
Регулирование потока	Возможно, но не рекомендуется для резиновых уплотнений	Невозможно	Возможно (специальные исполнения)
Применение для больших DN (≥500)	Оптимально по цене и весу	Тяжелая, дорогая, требует места	Очень дорогой, большой крутящий момент
Ремонтопригодность в линии	Замена уплотнений возможна без демонтажа (часто)	Сложный ремонт, часто требуется демонтаж	Обычно не ремонтируется, подлежит замене

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой класс герметичности обеспечивает затвор ЗДМ с резиновым уплотнением?

Современные затворы ЗДМ с качественным резиновым уплотнением (EPDM, NBR) обеспечивают класс герметичности «А» по ГОСТ 9544-2015 (полная непроницаемость) как в положении «закрыто», так и при испытаниях на прочность корпуса. Это соответствует нулевой утечке.

2. Можно ли использовать ЗДМ для регулирования расхода среды?

Конструктивно такая возможность есть, и многие производители указывают в характеристиках возможность регулирования. Однако для сред с абразивными включениями или при высоких перепадах давления это приводит к ускоренному износу и эрозии резинового уплотнения по кромке диска. Для постоянного регулирования рекомендуется использовать специализированные регулирующие затворы с металлокерамическими уплотнениями или дисковые поворотные затворы с иной геометрией диска.

3. Как правильно подобрать материал уплотнения?

Выбор зависит от рабочей среды и температуры:

• EPDM: Вода (холодная и горячая до +120°C), пар низкого давления, щелочи, слабые кислоты. Не устойчив к маслам и углеводородам.
• NBR (Нитрил): Вода, воздух, нефтепродукты, масла, сжиженный газ (до +80°C).
• Viton (FKM): Агрессивные химические среды, углеводороды, высокие температуры (до +150°C). Дорогой.
• PTFE (Фторопласт): Химически агрессивные среды, высокие температуры (до +200°C). Обеспечивает очень низкое трение.

4. Что означает обозначение ЗДМ-1-200-16 и как его расшифровать?

Это условное обозначение по общепринятой схеме:
ЗДМ – Затвор Дисковый Межфланцевый.
1 – Исполнение по материалу (например, чугун/сталь).
200 – Условный проход DN200.
16 – Номинальное давление PN16.
В конце могут добавляться буквы, обозначающие тип привода (Э – электрический, П – пневматический) и материал уплотнения. Точная расшифровка всегда приведена в техническом паспорте производителя.

5. Требуется ли обслуживание подшипников вала?

В стандартных затворах ЗДМ для воды общепромышленного назначения часто используются втулки скольжения из антифрикционных материалов (например, PTFE-композитов), не требующие смазки. В затворах для тяжелых условий или больших диаметров устанавливаются подшипники качения, которые требуют периодической проверки и смазки через пресс-масленку согласно регламенту производителя.

6. Как монтировать затвор на существующий трубопровод, если расстояние между фланцами меньше строительной длины затвора?

Монтаж в таком случае невозможен и является грубым нарушением. Принудительная стяжка фланцев приведет к деформации корпуса затвора, заклиниванию диска и разрушению уплотнений. Необходимо либо переварить трубопровод, обеспечив правильное межфланцевое расстояние, либо использовать арматуру с иной (меньшей) строительной длиной.

Заключение

Затворы дисковые межфланцевые ЗДМ являются оптимальным технико-экономическим решением для систем с большими диаметрами трубопроводов, низким и средним давлением, где требуются надежное запирание потока, компактность и простота обслуживания. Правильный подбор по параметрам среды (температура, химический состав), давлению и диаметру, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации гарантируют длительный и безотказный срок службы данной арматуры в энергетических и промышленных системах. При выборе между различными типами запорной арматуры для задач отключения участков сетей водоснабжения, вентиляции и технических сред затворы ЗДМ заслуженно занимают одну из лидирующих позиций.