Содержание
Задвижка на трубу – это особый вид запорно-регулирующей арматуры, который предназначен для ограничения или полного перекрытия потока в трубопроводе. Задвижки устанавливаются на водопроводных, канализационных, отопительных системах, а также на печных дымоходах. Правила выбора и установки устройства можно узнать, ознакомившись с предлагаемой статьей.
Запорно-регулирующая арматура для труб
Выбор задвижки
Задвижки для трубопроводов различаются по нескольким критериям:
- область использования;
- способ управления;
- размеры;
- способ крепления.
Для правильного подбора устройства необходимо полное совпадение всех факторов.
Где используются задвижки
- в трубах, внутри которых проходит вода. Это могут быть как водопроводные или отопительные системы, так и канализационные трубы. Водопроводная задвижка состоит из диска, который перемещается внутри корпуса (рисунок выше);
- в печных трубах. Печная задвижка представляет собой металлическую пластину, которая двигается по направляющим элементам.
Задвижка для дымоходов
Задвижки на канализационную или иную трубу, проводящую воду, могут быть:
- клиновыми. Устройство приводится в действие вращением моховика, который перемещает шпиндель с запорными дисками клиновидной формы. Герметичность устройства достигается путем установки на диски уплотнительных прокладок, полностью соответствующих форме запорного элемента;
Внутренне устройство клиновой задвижки
- параллельными. Основная отличительная особенность состоит в наличии двух запорных элементов, соединенных пружиной. При перекрытии водоснабжения диски плотно прижимаются друг к другу, не пропуская проходящий поток.
Устройство и принцип работы параллельной задвижки
Способы управления арматурой
Задвижки могут управляться:
- вручную, вращением маховика или иного управляющего элемента. Такие устройства преимущественно устанавливаются на печные, канализационные и водопроводные трубы;
- при помощи автоматики. Преимущественная область использования автоматических задвижек – это отопительные системы.
Подбор размеров
Кроме предназначения, вида и способа управления задвижки необходимо подбирать по следующим факторам:
В зависимости от формы трубы задвижка может быть:
- круглого сечения. Предназначены для стандартных труб, проводящих жидкость;
- квадратного или прямоугольного сечения. Преимущественно задвижки в печной трубе.
Диаметр запорной арматуры должен полностью соответствовать диаметру труб, на которые предполагается установка устройства. Например, задвижка на 110 трубу должна быть диаметром 110 мм.
Способы крепления
По способу крепления запорная арматура подразделяется на устройства, фиксируемые:
- резьбовым способом;
Задвижка, прикрепляемая при помощи резьбы
- при помощи соединительных фланцев;
Задвижка, фиксируемая при помощи фланцев
- при помощи сварки.
Задвижка, устанавливая методом сварки
На металлические бытовые трубопроводы преимущественно устанавливаются резьбовые задвижки. На промышленные трубопроводы ставят фланцевые устройства, а на трубопроводы, изготовленные из ПВХ — арматуру, соединяемую методом сварки.
Монтаж задвижек
Как сделать задвижку в трубе? Способы установки различаются в зависимости от вида устройства.
Установка задвижек на металлические водопроводные трубы
Установка задвижки на трубу, изготовленную из металла, производится следующим способом:
- в нужном месте трубопровода вырезается участок, который по длине соответствует размеру запорной арматуры;
- концы отрезов зачищаются;
- если устройство устанавливается при помощи резьбового соединения, то на концах труб нарезается резьба. Если выбрано фланцевое соединение, то на концах труб при помощи сварочного аппарата фиксируются крепежные фланцы;
Нарезка резьбы на трубопроводе
- места соединений герметизируются уплотнительными кольцами (фланцевое соединение) или герметизирующими нитями (резьбовое соединение);
Установка задвижки при помощи фланцев
- задвижка фиксируется на трубопроводе. При использовании фланцевого соединения крепление производится фиксирующими болтами, которые соединяют фланцы между собой. При использовании резьбового соединения устройство вворачивается в подготовленную резьбу.
Установка резьбовой задвижки
Установка задвижек на пластиковые трубы
Чтобы установить задвижку на пластиковую трубу, необходимо:
- подготовить участок для монтажа запорной арматуры;
- разогреть оборудование для сварки;
- зафиксировать задвижку на трубопроводе методом сварки.
Методика сварки пластиковых труб
Установка задвижек на печные трубы
Установка задвижки на трубу от печи производится при сборке дымохода и выполняется так:
- в выбранном месте производится укладка кирпича вокруг арматуры. Размеры оставленного отверстия должны полностью совпадать с соответствующими размерами задвижки;
- область по периметру задвижки обмазывается цементным раствором;
- устанавливается рамка задвижки;
- верхняя часть рамки также фиксируется при помощи цементного раствора;
Монтаж задвижки в кирпичный дымоход
- далее дымоход выкладывается по обычной схеме.
Как установить задвижку в кирпичный дымоход, смотрите на видео.
Таким образом, установить самостоятельно правильно подобранную задвижку не сложно. С работой может справиться самостоятельно даже начинающий мастер.
Трубопроводная арматура применяется предприятиями энергетической отрасли, жилищно-коммунальными организациями, в металлургической, химической, пищевой и других видах промышленности.
Таблица разновидностей и классификаций задвижек для трубопровода.
Запорная, фазоразделительная, защитная, распределительная, высокого давления, запорно-регулирующая и регулирующая арматура действует на проходное сечение, определяет изменения потоков веществ, фактически управляет ими. Задача запорной арматуры — пуск и остановка потока рабочей среды. Своевременная диагностика и качественный ремонт задвижек обеспечивают эффективную работу целой системы, надежную фиксацию крайних положений узла («закрыто», «открыто»).
Задвижка и ее разновидности
Движение потока газа, пара или жидкости регулируется самым распространенным видом запорной арматуры — задвижкой. Условно можно классифицировать устройства по нескольким характеристикам.
По виду выделяют задвижки:
- полнопроходные;
- суженные (диаметр трубопровода превышает диаметр отверстия кольца уплотнения).
По форме затвора различают задвижки арматуры:
Особенность клиновых задвижек — остановка движения потока веществ поступательным поворотом затвора перпендикулярно основному потоку транспортируемого вещества. Уплотнительные поверхности клинового затвора расположены с соблюдением определенного угла по отношению друг к другу. Все виды клиньев изготавливают из высоколегированной стали. Применение — транспортировка аммиака (жидкого и газообразного), водяного пара и воды, неагрессивных нефтепродуктов.
Уплотнительные поверхности затвора параллельной задвижки расположены параллельно друг к другу. Различают однодисковые (шиберные) и двухдисковые задвижки арматуры.
По типу движения шпинделя бывают задвижки:
- с вращающимся шпинделем (поступательно-вращательные и поступательные движения);
- с выдвижным штоком и шпинделем (только вращательные движения).
Задвижки с вращающимся шпинделем используются при трубопроводах, где необходимо обеспечить смазку трения ходовой гайки и шпинделя и отсутствует угроза коррозии узла. Задвижки с выдвижным шпинделем выше вращающихся, благодаря техническим характеристикам их применяют во всех остальных системах.
Чугунная задвижка применяется для пуска и полного прекращения движения потока веществ. Максимальная рабочая температура — 225°С.
По виду материала выделяют задвижки:
Стальная задвижка запирает движение в трубопроводе. Разрешенные рабочие вещества — пар, вода, неагрессивные нефтепродукты в газообразном и жидком виде. Применяются для работы с различными уровнями давлений и проходов в условиях умеренного климата по всей протяженности трубопровода.
Чугунная задвижка применяется для пуска и полного прекращения движения потока веществ. Максимальная рабочая температура — 225°С. Разрешенные вещества — пар, нефтепродукты, масло, вода. Допускается установка на горизонтальном и вертикальном трубопроводе с учетом особенностей монтажа.
Оба вида задвижек относятся к категории ремонтируемых изделий арматуры с вынужденной продолжительностью эксплуатации.
Отдельно выделяют шланговую задвижку, которая состоит из эластичного патрубка, помещенного в отбортованный на фланцах защитный корпус. Полностью отсутствует контакт с рабочей средой. Принцип работы — одностороннее или двухстороннее перекрытие эластичного шланга (пережим). Применение — транспортировка абразивных пульп, нефтепродуктов, шламов, агрессивных веществ. Температура среды не должна превышать 110°С, а давление в трубопроводе — 6 кгс/см 2 .
Использование, ремонт и диагностика задвижек
Монтаж и обслуживание устройств должны выполняться специалистами высокой категории.
Применение задвижек арматуры в технологических и транспортных трубопроводах на ключевых и вспомогательных предприятиях различных видов промышленности, в энергетических системах, в газо-, нефте- и водопроводах обусловлено следующими техническими характеристиками:
- длительный срок службы при неблагоприятных условиях;
- малое гидравлическое сопротивление;
- устойчивость к существенным нагрузкам.
Монтаж и обслуживание устройств должны выполняться специалистами высокой категории с достаточным уровнем знаний, допуском к проведению специфичной операции, обладающими навыками применения конкретного типа задвижек.
Основная причина неисправности задвижек — повреждение поверхности уплотнительных колец вследствие попадания чужеродных мелких частиц (песок, окалина и т.д.), при этом нарушается герметичность конструкции, происходит утечка транспортируемого вещества. Помимо существенных материальных потерь, при транспортировке опасных или агрессивных веществ по трубопроводу с неисправными узлами возможно нанесение ущерба окружающей среде, а в самых сложных ситуациях возникает угроза жизни работников, участвующих в процессе.
По окончании работ специалисты тестируют узлы на герметичность уплотнений, испытывают работоспособность устройства.
Своевременная диагностика и ремонт технического состояния узла влияет на качество и эффективность работы системы.
Для устранения неисправностей, в зависимости от расположения поврежденного узла, соблюдая правила безопасности, задвижки разбирают, а по окончании работ собирают стандартным инструментом в специально оборудованных цехах или непосредственно в системе трубопровода. Работник, ответственный за проведение работ, обязан обеспечить соответствующую защиту резьбовых и уплотнительных элементов от повреждений, не допустить попадания инородных частиц в полости узла. По окончании работ специалисты тестируют узлы на герметичность уплотнений, затвора, прокладочного соединения, испытывают работоспособность устройства.
Ремонт и демонтаж задвижек арматуры запрещен, если:
- есть давление в полости арматуры или системе;
- в устройстве остается среда.
Недопустимо использовать узлы для регулировки потока.
Технология ремонта запорной арматуры (задвижки)
- Разборка, очистка, обнаружение дефектов.
- Реставрация корпуса. Производится антикоррозийная обработка, под уплотнительные элементы протачиваются канавки, выполняется наплавка.
- Устранение дефектов крышки и корпуса выборкой металла.
- Восстановление герметичности узла. Закрепляются уплотнительные элементы в различных комбинациях, соответственно типу задвижки. Отработанные седла и шибер устраняют, устанавливают новые.
- Шпиндель восстанавливается наплавкой, производится калибровка резьбы.
- Полная реставрация сальникового узла путем замены уплотнительных элементов (подшипники, сальники, манжеты, нажимное и опорное кольцо).
- Устанавливаются новые тарельчатые пружины, уплотнительные кольца, щитки и нагнетательный клапан.
- Восстанавливается или вытачивается новый штурвал.
- Проводятся испытания (гидравлические или пневматические) и диагностика на герметичность, прочность узла.
- Изделие консервируется и окрашивается.
Каждое из ремонтируемых изделий проходит несколько ступеней контроля: визуальный, технический и инструментальный, согласно законодательным актам РФ и требованиям предприятий-производителей.
Стоимость ремонтных работ по восстановлению задвижек арматуры в большинстве случаев составляет от 30 до 50% первоначальной стоимости изделия. При этом сохраняются технические и эксплуатационные характеристики, продлевается срок службы, повышается эффективность работы системы трубопровода.
Задви́жка — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды [1] . Задвижки — очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C [2] .
Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:
- сравнительная простота конструкции;
- относительно небольшая строительная длина;
- возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
- малое гидравлическое сопротивление.
Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.
К недостаткам задвижек можно отнести:
- большую строительную высоту (особенно для задвижек с выдвижным шпинделем, что обусловлено тем, что ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
- значительное время открытия и закрытия;
- изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе, сложность их ремонта в процессе эксплуатации.
За редким исключением задвижки не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».
Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров [3] .
Наиболее распространено управление задвижкой с помощью штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.
По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное. [4]
Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые [3] .
Содержание
В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже справа он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). Внутри корпуса расположены, как правило два седла, параллельно или под углом друг к другу (как на рисунке), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение (см. поясняющий чертёж) наиболее распространено и применяется при управлении вручную или электроприводом. При использовании гидро- или пневмопривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — проходит через крышку и сальник (который в основном применяется в качестве уплотнительного устройства в задвижках) для соединения с элементом управления задвижкой (в данном случае штурвалом) [3] .
Клиновые задвижки Править
В клиновых задвижках сёдла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор представляет собой устройство в виде клина — жёсткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» плотно входит в пространство между сёдлами (см. поясняющий чертёж, клин находится в нижнем положении, между сёдлами). В зависимости от условий эксплуатации выбирается тот или иной вид клина.
Жёсткий клин Править
Жёсткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного органа, но для этого требуется повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток жёсткого клина — опасность заклинивания затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.
Двухдисковый клин Править
Такой клин образуется двумя дисками, расположенными под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой. В нём диски имеют возможность самоустановки относительно сёдел корпуса, поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жёсткому клину, и, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеет ряд других достоинств — малый износ уплотнительных поверхностей, высокая герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.
Клиновые двухдисковые задвижки, входящие в судовую арматуру называют также клинкетными.
Упругий клин Править
Это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнению с двухдисковыми, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина — не требуется трудоёмкая пригонка затвора по корпусу (как для жёсткого клина) и конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двух других видов клиновых затворов [3] .
Параллельные задвижки Править
В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух сёдел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижимаются к сёдлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.
Шиберная задвижка Править
Является однодисковой разновидностью параллельной задвижки, в которой затвор называется шиберным односторонним. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не требуется высокая герметичность запорного органа. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и другие, загрязнённые механическими примесями среды. Иногда затвор выполняется ножевым для разрушения частиц в рабочей среде, в этом случае задвижки называются шиберными ножевыми.
Шланговая задвижка Править
Задвижки с таким запорным органом принципиально отличаются от других конструкций [5] . Корпус не имеет сёдел, а затвор — уплотнительных поверхностей. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус и полностью изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), поэтому такие устройства называются шланговыми, задвижками их назвали потому, что шпиндель для управления арматурой перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, то есть работает по принципу задвижки.
Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до 110 °C [3] .
Большое значение для работы и области применения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может быть расположен внутри задвижки в рабочей среде или вне полости корпуса.
Задвижка с выдвижным шпинделем Править
В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (то есть над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.
Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно меньший износ сальникового уплотнения и более высокая надёжность резьбовой пары и сальника.
Недостатком таких задвижек является увеличение строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя.
Задвижка с невыдвижным шпинделем Править
В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с клином и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой клин.
В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.
В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение — для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.
Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д [6] .
Уплотнительные поверхности задвижек изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наплавкой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может покрываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).
Задвижки с корпусами из чугуна и алюминиевого сплава выполняются при помощи литья. Этим же способом изготавливаются и стальные задвижки, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сварки заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют штампосварными. По своим характеристикам, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При этом технология сварки и методы контроля сварных соединений обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику. [3] [6]