Что такое задвижка? Полное руководство

A задвижка это тип клапана, используемый для запуска и остановки потока жидкости в трубах и трубопроводных системах. Этот универсальный клапан работает как затвор: закрывается, чтобы остановить поток, и открывается, чтобы пустить его.

Но что такое задвижки? Как они работают? И почему они являются одним из самых распространенных видов арматуры в различных отраслях промышленности?

В этом полном руководстве по задвижкам вы найдете ответы на все эти и другие вопросы. К концу работы вы будете иметь полное представление о типах задвижек, их деталях, конструкции, работе, применении и преимуществах.

Что такое задвижка?

Задвижка - это клапан с линейным перемещением, предназначенный для запуска и остановки потока жидкости. Задвижка называется так потому, что в ней используется плоский барьер, похожий на ворота, который поднимается внутрь и наружу потока, чтобы перекрыть или разрешить проход.

Задвижки в основном используются в качестве запорные клапаны или запорные клапаны в трубопроводах для достижения цели:

• Полное перекрытие потока при техническом обслуживании
• Процедуры перенаправления потока
• Регулирование потока в ответвлениях

В отличие от шаровых кранов и вентилей, задвижки не предназначены для дросселирования или частой работы. Отсутствие ограничения потока обеспечивает полный расход при небольшом падении давления.

Итак, вкратце:

Задвижка используется для изоляции участков трубопроводной системы путем полного перекрытия или открытия пути потока. Название происходит от диска, похожего на затвор, который открывается/закрывается относительно седла для управления потоком.

Теперь давайте разберемся в тонкостях конструкции задвижек, их рабочих механизмах и областях применения.

Как работает задвижка?

Все задвижки имеют один и тот же простой, но эффективный механизм, состоящий из:

• Корпус клапана
• Капот
• Ворота/кромка
• Уплотнение упаковки
• Шток клапана

Основная задача всех этих компонентов - точно опускать и поднимать затвор/клинок относительно седла для надежного перекрытия.

Когда клапан открыт, затвор/клин полностью поднимается, обеспечивая беспрепятственный поток через клапан. При закрытии клапана клин опускается на седло, перекрывая поток в считанные минуты.

Шток клапана соединяет затвор и маховик. Вращение рукоятки поворачивает шток, поднимая затвор с седла или опуская его на поверхность седла. Направленное управление потоком жидкости позволяет изолировать поток в любом направлении.

Теперь, когда вы знаете, как выглядит задвижка и как она управляет потоком, давайте разберемся в некоторых основных принципах проектирования задвижек и терминологии.

Типы конструкций задвижек

Задвижки бывают различных конструкций, основанных на ориентации клина и седла. Наиболее распространенные конструкции включают:

Задвижки с параллельными шиберами

В параллельных шиберных задвижках затвор/клинок имеет плоские, параллельные грани, которые помещаются между двумя параллельными седлами. Клиновое воздействие на седла отсутствует. Такие задвижки компактны и, как правило, предпочтительны для работы со шламом.

Параллельные шиберные задвижки лучше всего подходят для регулирования потока абразивных сред, так как затвор/седло самоочищаются. Их недостатком является высокая турбулентность среды, которая приводит к износу седла.

Клиновые задвижки

Клиновые задвижки - наиболее распространенный тип задвижек с клинообразным затвором. Конический затвор сочетается с наклонными седлами, что позволяет добиться плотного перекрытия даже при высоком давлении.

В зависимости от гибкости клина клиновые задвижки подразделяются на подтипы:

Цельнолитые клиновые клапаны имеют прочный затвор без движущихся частей. Цельный прочный клин обеспечивает герметичное перекрытие.

Гибкие клиновые клапаны имеют затвор с гибким материалом вокруг отверстий для штока, соответствующий посадочным местам. Такая саморегулируемость предотвращает заклинивание.

Разъемные клиновые клапаны Затвор состоит из двух частей и имеет пружину между торцами. Независимое действие равномерно усаживает обе части затвора, обеспечивая надежное герметичное перекрытие.

Клиновые задвижки обеспечивают двунаправленное перекрытие, подходящее даже для применения в условиях высокого давления. Клиновой эффект на седлах обеспечивает высокую прочность управления жидкостью.

Основные части задвижки

Как видно на рисунке, задвижка состоит из:

Корпус клапана

Корпус представляет собой основной каркас, удерживающий все части вместе. Стандартные корпуса задвижек соответствуют стандарту MSS SP-70 и изготавливаются из таких материалов, как бронза, чугун, ковкий чугун или сталь.

Корпуса задвижек имеют фланцевые или резьбовые концы для соединения труб. Они могут иметь внутреннее и внешнее покрытие для предотвращения коррозии.

Крышка клапана

Крышка - это верхняя часть, прикрепленная к корпусу клапана с помощью болтов. Она удерживает сальник и обеспечивает доступ к внутренним деталям для ремонта.

По конструкции задвижки бывают разные:

• Капот с болтами
• Герметичная крышка
• Винтовая крышка
• Капот

Для больших клапанов, используемых в системах высокого давления, предпочтительнее использовать колпаки с болтами.

Клапанный затвор/клинок

Затвор/кромка - это запорный элемент, обеспечивающий фактическое регулирование потока. В закрытом положении затвор прижимается к седлам для герметичного уплотнения.

Задвижки могут быть любыми:

• Затвор с параллельными гранями
• Цельный конический клин
• Разрезной клин

Материалы затворов включают латунь, нержавеющую сталь или литой сплав, подходящий для конкретных условий применения.

Седло клапана

Седло - это внутренняя поверхность корпуса, к которой прижимается затвор, обеспечивая надежное перекрытие. Задвижки оснащаются резьбовыми или цельнолитыми седлами.

По устойчивости к внешним воздействиям задвижки имеют:

• Металлические седла: Здесь клин затвора прижимается к седлам корпуса, обычно изготовленным из бронзы или нержавеющей стали.
• Упругие сиденья: Седла в корпусе покрыты эластомерами, например, нитрильным каучуком. Резиновое покрытие обеспечивает герметичное перекрытие, позволяя мелким твердым частицам проходить через частично открытый клапан.

Задвижки с упругими седлами часто предпочитают из-за их исключительной герметичности.

Шток клапана

Шток клапана соединяет маховик или привод с затвором. По движению штока задвижки бывают:

Восходящий стебель: Шток крепится к затвору и поднимается из капота, когда клапан открывается. Поднимающиеся штоки имеют индикаторы положения.

Невосходящий шток: Шток закреплен на приводе. Он заставляет ворота/клинья подниматься или опускаться без движения штока. Не поднимающиеся штоки компактны.

Упаковка

Под набивкой понимается уплотнение, предотвращающее утечку жидкости в месте вхождения штока в крышку. Набивка клапана содержит упругие материалы, обеспечивающие плавную работу штока.

Зачем нужны задвижки? Преимущества и области применения

Задвижки обеспечивают надежное управление включением/выключением, подходящее для различных промышленных применений, особенно для трубопроводов.

Водопроводные линии: Задвижки имеют длительный срок службы, когда используются для изоляции муниципальных/промышленных водопроводов для технического обслуживания.

Технологические установки: Задвижки изолируют емкости, оборудование или ответвления от главного коллектора на технологических установках.

Паровые линии: Устойчивые клиновые задвижки обеспечивают эффективное управление включением/выключением в высокотемпературных паропроводах.

Химические линии: Двунаправленное уплотнение и коррозионностойкие покрытия делают задвижки идеальными для трубопроводов с агрессивными химическими веществами.

Предотвращение пожаров: Задвижки легко интегрируются в спринклерные/делюжные системы противопожарной защиты.

Нефтяные линии: Нефтеперерабатывающие заводы используют сверхпрочные задвижки из углеродистой стали для перекрытия нефтяных труб большого диаметра для очистки.

Канализационные линии: Для доступа к канализационным трубам коммунальные службы используют подземные задвижки с неподъемным штоком, расположенные в бетонных приямках.

Разветвленные линии: Компактные, не поднимающиеся затворы удобно регулируют поток в ответвлениях трубопроводов и небольших технологических линиях.

Заглубленные трубопроводы: Коррозионностойкие задвижки подходят для заглубленных подземных переходов, исключающих выемку грунта.

Слив воды из резервуара: Быстродействующие полнопроходные задвижки позволяют быстро опорожнять большие резервуары в дренажные канавы.

По сути, задвижки надежно работают:

• Остановка потока жидкости, включая сточные воды, химикаты и нефть
• Отделите оборудование, насосы и секции резервуаров от магистральных линий
• Обеспечивают доступ к трубам в случае необходимости при минимальном нарушении потока
• Слейте среду из резервуаров, бассейнов или низких точек трубопровода

Преимущества задвижек

Задвижки обладают неотъемлемыми преимуществами, делающими их удобным элементом управления потоком:

1. Двунаправленное уплотнение

Задвижки перекрывают поток в любом направлении, обеспечивая гибкость в управлении потоком.

2. Минимальное ограничение потока

Благодаря беспрепятственному прохождению потока через задвижку падение давления незначительно, что позволяет снизить затраты на перекачку.

3. Работа с низким крутящим моментом

Большие отверстия задвижек в сочетании с высокотехнологичными деталями обеспечивают легкое приведение в действие.

4. Отсутствие кавитации потока

Задвижки позволяют избежать кавитации потока, которая вызывает точечную коррозию в шаровых кранах при высоких перепадах давления.

5. Свинья возможность

Полные отверстия позволяют очищать внутреннюю поверхность трубопровода, пропуская "скребок", избегая остановки потока.

6. Плотное закрытие

Усиление контактного усилия затвор/седло в клиновых задвижках обеспечивает надежное принудительное перекрытие даже при высоком давлении Δ.

7. Меньший размер

Компактные размеры фланца задвижки подходят для установки в ограниченном пространстве.

8. Двунаправленное тупиковое обслуживание

Задвижки обеспечивают надежную герметизацию трубопроводов с односторонним потоком или жидкостью, заполненной с одной стороны во время ремонта.

9. Безопасность при избыточном давлении

Прочное соединение корпуса и крышки выдерживает периодические скачки давления и не протекает.

10. Простое обслуживание

Отделение колпака обеспечивает быстрый доступ к внутренним деталям и их удаление без демонтажа клапана.

Недостатки задвижек

Задвижки также имеют определенные ограничения, которые необходимо учитывать при выборе их для конкретного применения:

1. Не подходит для дросселирования

При частичном открытии клина или затвора возникает турбулентность и вибрация, что приводит к повреждению сидений и клина/затвора.

2. Хлопковое закрытие может вызвать переходные процессы

Быстрое закрытие затвора при высоком перепаде давления вызывает разрушительные переходные процессы гидроудара в трубопроводах.

3. Не идеально подходит для частой эксплуатации

Из-за большого количества подвижных компонентов при частом срабатывании задвижки могут нуждаться в раннем техническом обслуживании.

4. Тяжелее, чем другие типы клапанов

Прочный корпус и крышка, позволяющие работать под высоким давлением, делают задвижки более тяжелыми, чем другие клапаны.

5. Нестандартная индикация положения

В отличие от задвижек с восходящим штоком, индикаторы положения требуют дополнительных затрат для подземных задвижек с невосходящим штоком.

Индикаторы положения задвижек

Задвижки с неподнимающимся штоком не имеют внешних визуальных индикаторов, показывающих состояние открытия/закрытия. Индикаторы положения устраняют эту проблему, сигнализируя о состоянии клапана.

Использование индикаторов задвижек:

• Мишени: Яркие цветные мишени на поднимающихся стеблях сигнализируют об открытом состоянии. Окрашивание мишеней, попадание мусора или перемещение стеблей вне поля зрения легко снижают надежность индикации.
• Датчики приближения: Электронные датчики определяют положение ворот, передавая данные в режиме реального времени. Однако электроника может выйти из строя в жестких условиях эксплуатации.
• Механические индикаторы: Простые механизмы с цветными полосами или стрелками показывают положение клапана через отверстия в капоте. Механические индикаторы, видимые снаружи в любых условиях, обеспечивают прямую обратную связь о положении затвора без электроники.

Надежная индикация позволяет избежать эксплуатации закрытых затворов, что может привести к поломке штока/затвора. Обратная связь по положению также предотвращает оставление затворов слегка приоткрытыми, что может привести к пропуску мусора и протеканию седла.

Ключевые соображения при выборе задвижек

Выбор подходящих задвижек требует оценки:

• Номинальное давление
• Температурный рейтинг
• Направление потока
• Требования к закрытию
• Необходима коррозионная стойкость
• Доступность
• Потребности в дросселировании
• Требования к автоматизации
• Первоначальные/сервисные расходы

При выборе задвижек учитывайте условия эксплуатации, свойства рабочей среды и место установки. Консультации со специалистами по арматуре также помогают выбрать оптимальную конфигурацию задвижки.

Правильно подобранные задвижки с классами давления, соответствующими максимальному давлению, обеспечивают длительный срок службы. Нанесение соответствующих покрытий для защиты от коррозии предотвращает преждевременный выход арматуры из строя.

Определение размеров задвижек

При расчете диаметр проходного сечения задвижки должен соответствовать диаметру трубопровода для предотвращения заторов.

Излишне большие клапаны могут оседать на затворах, вызывая утечки. Неразмерные клапаны приводят к эрозии, утечкам и потерям потока из-за высоких скоростей.

Тип присоединительного конца клапана также требует соответствующего трубопровода. Фланцевые концы подходят для частого демонтажа, а резьбовые - для работы со средним давлением.

Положение установки

В идеале задвижки должны располагаться вертикально, обеспечивая свободное падение затвора для уменьшения трения скольжения. Это продлевает срок службы уплотнений в условиях высокого цикла или дросселирования.

Горизонтальные позиции необходимо периодически открывать/закрывать, чтобы предотвратить прилипание ворот к сиденьям.

Конфигурации

Задвижки имеют различные соединения затвора, конструкции штока (поднимающийся/не поднимающийся), типы седел (металлические/упругие) и торцевые соединения (фланцевые, под приварку, встык и т.д.) для удовлетворения конкретных потребностей монтажа. Выбор подходящей конфигурации позволяет избежать преждевременных отказов.

Правильный выбор конфигурации задвижки и грамотное определение размеров приводят к надежной работе оборудования. Это сводит к минимуму незапланированные остановки, что позволяет увеличить время безотказной работы и производительность.

Заключение

Из приведенного выше подробного обсуждения вы теперь имеете полное представление о значении, работе, конструкции, применении и преимуществах задвижек.

Вкратце:

• Задвижки обеспечивают управление включением-выключением с помощью затворного/дискового элемента, движущегося нормально к потоку
• Затвор прижимается к кольцам седла для обеспечения герметичного перекрытия в обоих направлениях потока
• Задвижки в основном используются в качестве запорной арматуры, полностью перекрывающей или открывающей поток

Доступны различные конфигурации конструкции с клиновыми, параллельными задвижками или расширяющимися затворами. Это позволяет надежно применять их в различных промышленных условиях, таких как химические линии, технологические установки, паропроводы и т. д., где требуется частая изоляция.

Надеюсь, вам понравилось это руководство, в котором рассказывается все о задвижках. Пожалуйста, поделитесь им, если оно оказалось полезным. Если у вас есть другие вопросы по задвижкам, дайте мне знать в разделе комментариев ниже!