Запорная арматура: виды, выбор и особенности применения

Запорная арматура является обязательным элементом большинства современных трубопроводных систем. Она применяется в системах водоснабжения, отопления, теплоснабжения, на промышленных предприятиях и различных инженерных объектах. Основная задача такого оборудования — обеспечить возможность перекрытия движения рабочей среды на определенном участке трубопровода.

Правильно подобранная арматура позволяет безопасно проводить ремонт и обслуживание системы, отключать отдельные участки сети и управлять работой оборудования. При выборе необходимо учитывать назначение трубопровода, диаметр, давление, температуру и характеристики транспортируемой среды.

Основные виды запорной арматуры

К запорной арматуре относится большое количество оборудования, различающегося конструкцией и принципом действия.

Одним из распространенных вариантов являются задвижки. Внутри корпуса располагается запирающий элемент, который перемещается и перекрывает проход рабочей среды.

Задвижки применяются на трубопроводах различных диаметров и могут оснащаться ручным управлением, редуктором или электрическим приводом.

Еще один распространенный вид оборудования — поворотные затворы. Их запирающим элементом является диск, который поворачивается относительно потока рабочей среды.

Запорная арматура и регулирование потока — не одно и то же

При выборе важно разделять две задачи: полное отсечение потока и его регулирование. Обычная клиновая задвижка рассчитана прежде всего на работу в двух крайних положениях — полностью открыто или полностью закрыто. Использовать такую арматуру как постоянный дросселирующий орган без прямого разрешения производителя не следует.

Поворотные затворы, клапаны и некоторые специальные исполнения могут работать не только на отсечение, но и на регулирование. Однако сам факт наличия промежуточного положения еще не делает арматуру регулирующей: в технической документации должны быть указаны допустимый режим работы, характеристика регулирования и совместимый привод. Это особенно важно в автоматизированных системах, где затвор может совершать частые циклы и длительно находиться не в конечном положении.

Задвижки с обрезиненным клином

Для систем водоснабжения и других инженерных сетей широко применяются чугунные задвижки с обрезиненным клином.

Запирающий элемент такой конструкции имеет эластичное покрытие, которое помогает обеспечить плотное перекрытие проходного сечения.

В зависимости от модели управление может осуществляться посредством маховика или редуктора. Существуют также исполнения, предназначенные для установки электропривода.

Большой выбор трубопроводной арматуры различных типов представлен в каталоге stms. В разделе можно подобрать задвижки, поворотные затворы, клапаны, краны, электроприводы, редукторы и другие комплектующие для инженерных и промышленных трубопроводов.

Почему одинаковых DN и PN недостаточно для взаимозаменяемости

Две единицы арматуры с одинаковым номинальным диаметром и номинальным давлением могут иметь разные ограничения по температуре, материалам уплотнений, присоединительным размерам и допустимой рабочей среде. Поэтому DN и PN следует рассматривать как исходные параметры, а не как полный критерий совместимости.

Параметр	Что проверять	Почему это важно
DN и проходное сечение	Номинальный размер и фактическую конструкцию прохода	Влияет на гидравлическое сопротивление и возможность пропуска загрязненной среды
PN или класс давления	Допустимую пару «давление–температура» по паспорту	Предельное рабочее давление может зависеть от температуры и материалов конструкции
Рабочая среда	Совместимость корпуса, диска или клина, эластомеров и других уплотнений	Неподходящий материал может потерять герметичность или ускоренно разрушаться
Присоединение	Стандарт фланца, присоединительные размеры, тип уплотнительной поверхности	Совпадение только DN не гарантирует механическую совместимость с трубопроводом
Герметичность	Требования проекта и заявленный производителем уровень утечки	Для отсечной арматуры допустимая протечка является отдельной характеристикой
Привод	Требуемый момент или усилие, время хода, режим работы и интерфейс	Привод должен надежно открывать и закрывать именно выбранную модель арматуры

Шиберные задвижки

Отдельную категорию представляют шиберные задвижки. В такой конструкции перекрытие потока выполняется при помощи специального затвора — шибера.

Подобная арматура применяется в различных технологических трубопроводах. Конкретная область использования определяется материалом корпуса, уплотнений и техническими характеристиками изделия.

Шиберные задвижки могут комплектоваться маховиком, рычагом или редуктором. Для автоматизированных инженерных систем применяются варианты с электрическими или пневматическими приводами.

Когда шиберная задвижка действительно оправдана

Сильная сторона шиберных конструкций проявляется не просто на трубопроводах большого диаметра, а в средах с высоким содержанием взвешенных частиц, шлама, волокон или абразивных включений. Для таких условий выпускают модели, в которых шибер выводится из прохода при открытии, а конструкция корпуса уменьшает зоны, где могут скапливаться твердые частицы.

При подборе для загрязненной среды полезно отдельно выяснить, как выполнено седло, имеются ли полости в нижней части корпуса, допускается ли двустороннее давление и рассчитана ли конкретная модель на абразивную суспензию. Само название «шиберная задвижка» не означает одинаковую стойкость ко всем шламам: износ зависит от концентрации твердых частиц, их абразивности, скорости потока и материалов седла и шибера.

Поворотные затворы

Поворотный дисковый затвор отличается относительно компактной конструкцией. Для открытия или закрытия прохода диск поворачивается внутри корпуса.

Управление может осуществляться рукояткой или редуктором. На автоматизированных объектах используются затворы с электроприводом.

При выборе необходимо обращать внимание на условный диаметр, рабочее давление, материалы корпуса и диска, тип уплотнения и способ присоединения к трубопроводу.

Скорость закрытия влияет на риск гидроудара

Для жидкостных систем время закрытия затвора или другой быстроходной арматуры является расчетным параметром, а не только вопросом удобства управления. Резкое уменьшение скорости потока создает переходный процесс давления; в длинных трубопроводах или при высокой скорости жидкости он может привести к гидроудару и нагрузкам, значительно превышающим установившийся рабочий режим.

Поэтому при автоматизации важно задавать не только положение «открыто/закрыто», но и допустимое время хода. В системах с риском гидроудара применяют более медленное либо ступенчатое закрытие, а допустимый закон движения определяют гидравлическим расчетом переходных процессов. Универсального безопасного времени закрытия для всех трубопроводов не существует.

Стальные и чугунные клапаны

Для управления рабочей средой также используются клапаны. В зависимости от конструкции и назначения они могут выполнять запорную, регулирующую или обратную функцию.

В инженерных и промышленных системах применяются стальные и чугунные клапаны. Например, существуют сильфонные модели, предназначенные для систем, где предъявляются повышенные требования к герметичности по штоку.

Конкретный тип клапана необходимо выбирать исходя из характеристик рабочей среды и требований проекта.

Ручное или автоматическое управление

На небольших объектах для управления арматурой часто достаточно маховика или рукоятки. Оператор вручную открывает или перекрывает необходимый участок.

На крупных инженерных и промышленных объектах может использоваться автоматизация.

Электропривод позволяет дистанционно изменять положение задвижки или затвора. Такое оборудование может быть частью общей системы автоматического управления технологическими процессами.

При выборе электропривода необходимо обеспечить его совместимость с конкретной арматурой.

Как проверить совместимость электропривода с арматурой

Подбирать электропривод только по DN нельзя. Для задвижки требуется знать необходимый крутящий момент и, в ряде конструкций, осевое усилие; для поворотного затвора — момент страгивания, закрытия и рабочий динамический момент. Эти значения следует брать из документации производителя арматуры, поскольку они зависят от размера, перепада давления, типа седла и условий эксплуатации.

Отдельно проверяют режим работы привода: отсечной (open-close) и регулирующий (modulating) предъявляют разные требования к числу включений и способности длительно работать в промежуточных положениях. Для механического присоединения многоборотных приводов к промышленной арматуре используется система интерфейсов ISO 5210, а для неполноповоротных приводов — ISO 5211. Кроме интерфейса и момента учитывают время хода, напряжение питания, степень защиты, температуру окружающей среды, сигналы управления и обратную связь по положению.

Слишком слабый привод может не посадить затвор на седло, а завышенный момент без корректной настройки ограничителей способен повредить шток, редуктор или запирающий элемент. Поэтому настройка моментных выключателей и конечных положений должна соответствовать данным изготовителя клапана или задвижки.

Что учитывать при покупке

Запорную арматуру нельзя выбирать только по диаметру трубопровода.

Необходимо учитывать рабочее давление, максимальную и минимальную температуру, тип транспортируемой среды, материал корпуса, способ присоединения и требуемый вариант управления.

Для фланцевой арматуры дополнительно учитываются параметры присоединительных фланцев.

Правильный подбор оборудования обеспечивает возможность безопасно управлять трубопроводной системой и проводить ее обслуживание. Поэтому задвижки, затворы, клапаны и приводы следует выбирать как элементы единой инженерной системы с учетом требований конкретного проекта.