Вентиль и задвижка — арматурные устройства трубопровода. Учимся различать вентили и задвижки

1. В затворах дисковых применяется наиболее надежное из существующих на данный момент уплотнение — эластичное, исключающее протечки во время эксплуатации затвора, т.е. обеспечивающее герметичность в затворе, так же как и у задвижки, по классу «А».Однако из-за уплотнения металл по металлу задвижка практически не имеет ресурса, т.к. любое попадание в среду твердых фракций выводит ее из строя. Ремонт же задвижек требует больших затpат и дорогостоящего специального оборудования. Ресурс работы затворов (с учетом замены единственного уязвимого узла затвора «вкладыш-диск») в три раза выше ресурса задвижек.
2. Упомянутый узел может быть заменен в течение 15–60 мин в зависимости от условного прохода затвора и не требует высокой квалификации исполнителя. А износостойкость используемой резины, по оценкам института резины, гарантируется в течение 5–10 лет. Установка дополнительных уплотнений при монтаже не требуется, т.к. как герметизация соединения «затвор–фланец» происходит за счет эластомерного вкладыша.
3. Применение защитных покрытий на основе эластомерных и полимерных материалов для деталей, непосредственно контактирующих с рабочей средой, обеспечивает стойкость арматуры к воздействию агрессивных сред. Эластомерный или металлорезиновый вкладыш исключает возможность контакта рабочей среды с корпусом затвора, а эластомерное или полимерное покрытие защищает диск.
4. Затвор дисковый выгодно отличают от задвижки такие показатели, как малое время открытия и закрытия и возможность плавного регулирования расхода среды. Открытие/закрытие затвора производится простым поворотом диска на 90°.
5. Затвор дисковый отличается малыми весогабаритными характеристиками. Так, вес одного затвора до 8 раз меньше веса задвижки того же условного прохода, что уменьшает весовую нагрузку на трубопровод, и упрощает монтажные работы, т.к. не требуется мощного грузоподъемного оборудования и специальных монтажных площадок.
6. Затвор дисковый не имеет резьбовых рабочих паp. Резьбовая пара втулка–шпиндель задвижки подвергается коррозии из-за воздействия внешней среды и выходит из строя, особенно в колодцах теплотрасс, имеющих теплую и влажную окружающую среду, а также при установке задвижек на открытых площадках. Говоря о колодцах, следует упомянуть о возможности установки в них дисковых затворов, используя колонки длиной до 2,5 м, набираемые из секций по 0,5 м каждая.
7. В проточной части затвор дисковый, в отличие от задвижки, не имеет застойных зон. В застойных зонах скапливаются различные механические примеси, присутствующие в проводимой среде, в результате чего наступает момент, когда задвижку невозможно закрыть и, тем более, обеспечить герметичное перекрытие потока.
8. В отличие от задвижки затвор дисковый удобен для установки на трубопроводах, имеющих теплоизоляцию. Наружный диаметр корпуса затвора не превышает наружного диаметра фланца трубопровода, а органы управления затвора расположены выше габаритного размера теплоизоляции.
9. Для затвора дискового а возможна любая автоматизация. Он может управляться как ручными средствами - рукояткой или редуктором, так и пневмо- или электроприводом отечественного либо западного производства.

Отличие затворов дисковых от задвижек: в их корпусах не застаивается среда даже при длительной остановке системы. При этом поворотные затворы во много раз меньше по габаритам и весу и могут устанавливаться в любом положении.

За счет высокой химической и износостойкости материалов сфера применения затворов дисковых по рабочим средам достаточно широка: помимо бытовой и промышленной воды, это также морская вода и насыщенный пар, химически активные среды (кислые и щелочные), нефтепродукты, трансформаторное масло, природный газ, пищевые и биологические среды, сыпучие материалы, гидро- и пневмопульпы с крупностью частиц до 2 мм.

Они действительно похожи, как по внешнему виду, так и по назначению. Для пущей сложности в быту их не совсем верно называют запорными кранами. Путаницу дополняют полуоборотные краны, шаровые и дисковые (т. н. задвижка Баттерфляй). К тому же вентиля инженерами уже давно таковыми не называются. С 1982 года принято называть их запорными клапанами. Вентиль остался его обиходным названием. Вот в такой путанице терминов нам и предстоит разобраться. И кроме основного вопроса, постараемся ответить на схожие:

• чем отличается кран от задвижки;
• чем отличается кран шаровый от задвижки.

Вентили с задвижками — разновидности трубной арматуры. Применяются для полного перекрывания, открывания, а в некоторых случаях и регулирования потока среды в трубе. Хотя для специалистов это два различных механизма, существенно отличающихся по устройству, свойствам и сфере применения.

Задвижка

Задвижки — это трубная арматура, в которой запирающая деталь движется под прямым углом к направлению движения среды в трубопроводе. Используются преимущественно для полного перекрывания и открывания потока, редко — для его регулирования. Сферой их применения являются трубопроводы различного хозяйственного назначения, диаметром от 15 мм до 2 м, с рабочим давлением в системе p ≤ 25 атм и T ≤ 560 °C.

Размер задвижки обычно соответствует сечению трубопровода. В ее корпусе имеется два внутренних седла, внутрь корпуса через крышку помещен затвор, присоединенный к шпинделю. Шпиндель в свою очередь соединен с ходовой гайкой. При вращении одного из них (вручную за штурвальное колесо, либо с помощью электропривода) производится перемещение затвора для перекрывания/открывания потока.

Достоинства и недостатки

Основным отличием задвижки является ее низкое гидравлическое сопротивление, что особенно ценно применительно к магистральным трубопроводам, где важны низкие энергетические потери при прокачивании жидкостей и газов на значительные расстояния.

К минусам данного устройства относят:

• значительную строительную высоту (за счет выдвижного шпинделя);
• большое требуемое время на закрывание и открывание;
• изнашиваемость уплотнительных элементов в процессе эксплуатации;
• опасность заклинивания при загрязнении, низких рабочих температурах.

По типу затвора, задвижки бывают

1. Клиновые (седла располагаются под углом одно к другому, затвор — клиновидный):

• задвижка клиновая с жестким клином (ее вариант — задвижка с обрезиненным клином);
• двухдисковые (клинкетная задвижка);
• с упругим клином.

2. Параллельные (седла — параллельно расположенные, запирающие диски затвора — тоже).

3. Шиберные задвижки (тип с единственным запирающим диском, в т.ч. задвижка шиберная с электроприводом).

4. Шланговая — запирание потока производится путем передавливания затвором гибкого резинового шланга.

По способу изготовления и материалу бывают

• литые (задвижка чугунная, из алюминиевого, стального литья);
• стальные штамповано-сварные.

Вентиль

Отличие вентиля от задвижки в том, что у него запорный элемент (тарельчатый (золотниковый), игольчатый) движется параллельно относительно потока вещества в трубе. Вентиль запорный (правильно — клапан) также используется преимущественно для перекрывания движения среды в трубе, но может применяться и для регулирования гидравлического сопротивления в трубопроводе (интенсивности потока).

Вентили запорные обеспечивают лучшую герметизацию при перекрытии потока, потому применяются в гораздо более тяжелых условиях (давление в системе от полного вакуума до 250 атм, температурный режим от -200 до +600 °С). Но за это приходится расплачиваться размером — клапаны применяются только на трубах с относительно небольшим сечением (Ду 15-150). На трубах большего диаметра сила давления потока вещества на параллельно движущийся золотник значительно утяжеляет управление им.

Конструкция вентильного клапана существенно отличается — состоит из корпуса с внутренним седлом, которое перекрывается золотниковым затвором. Золотник приводится в движение поворотным шпинделем, двигающимся по ходовой гайке бугельного узла. Вращение шпинделю придается ручным штурвальным колесом или приводным электродвигателем.

По характеру подсоединения патрубков к трубопроводной сети бывают: вентиль фланцевый, муфтовый, штуцерный. По способу и материалу изготовления обычно бывают литыми (вентиль чугунный фланцевый, из алюминиевых, латунных сплавов) или стальными штамповано-сварными.

Несколько отличается по конструкции прямоточный, он же . В его корпусе поток для минимизации гидравлического сопротивления максимально спрямлен. Его запирание производится золотником на наклоненном относительно оси трубопровода шпинделе. Он в наибольшей степени подходит для регулирования гидросопротивления (интенсивности тока).

Поток жидкости или газа в корпусе проходного запорного вентиля, как правило, совершает два оборота на 90 град., что обуславливает его сравнительно высокое гидравлическое сопротивление. Оно ограничивает его применение на трубопроводных магистралях в пользу более коротких распределительных трубопроводных сетей, трубопроводных систем машин и агрегатов.

Вентили имеют следующие плюсы

• короткий ход шпинделя при полном закрывании затвора;
• лучшие условия обеспечения герметичности перекрытия потока;
• минимальный износ трением уплотнений.

К существенным недостаткам относятся:

• большое гидросопротивление, что значительно повышает энергозатраты на прокачку среды, и требуемое давление в трубопроводе;
• ограниченный проходной диаметр, что не позволяет их применение на трубопроводах большого сечения (больше 15 см);
• наличие застойных зон, в которых скапливаются загрязнения.

По хозяйственному значению, различаются:

• вентиль водопроводный (вентиль для воды);
• газовый вентиль распределительной сети;
• вентиль на газовый баллон, и др.

Что лучше, задвижка или вентиль?

При всей их внешней схожести, разница между вентилем и задвижкой (в их инженерном понимании) заключается именно в способе запирания потока относительно его направления (параллельно и перпендикулярно, соответственно). Из этого вытекает различие свойств этих типов запорной арматуры, и отличие сфер их применения. Таким образом, постановка вопроса «что лучше?» является как минимум некорректной. Для каждого из этих типов в трубопроводном хозяйстве предусмотрено его особое место, где наиболее полным образом раскрываются его характеристики.

Осталось указать, что в обиходе существует значительная путаница в терминах, когда запоры вентильного типа несправедливо называют кранами. А полуоборотные краны, имеющие запирающие пробки в виде проворачивающихся тел вращения (шары, конусы, цилиндры) со сквозным отверстием в их теле, могут называть вентилями. Например, вентиль шаровый — это на самом деле шаровый кран , а терморегулирующий вентиль — клапан с термочувствительным элементом.

Одними из самых распространенных типов трубопроводной арматуры считаются дисковые затворы и клиновые задвижки. Перед потребителем зачастую встает сложный вопрос, на каком именно оборудовании остановиться, что выбрать для крепления оборудования: затвор или задвижку. Чтобы разобраться в проблеме, следует определить основные различия названных изделий, характеристики их строения и эксплуатации.

Особенности поворотных затворов

Затворы применяются на трубопроводах в качестве запорных устройств, но предназначены они не только для перекрытия движения рабочей среды. Дисковые поворотные затворы используются и для регулирования: с их помощью можно изменять расход вещества в соответствии с необходимостью.

Наиболее часто данный тип запорной арматуры задействуется при больших диаметрах труб, в средах с малым давлением, а также при пониженных требованиях к герметичности. Определим следующие основные преимущества дисковых затворов:

• компактные размеры;
• простота конструкции;
• удобство монтажа и ремонта.

Однако говоря о плюсах данного типа оборудования, будет правильно обратить внимание и на некоторые недостатки, присущие дисковым поворотным фланцевым затворам:

• низкая герметичность;
• зачастую требуется установка редуктора;
• прочистка проходит с использованием механических приспособлений.

В моменты выбора именно эти свойства затворов становятся тем переломным пунктом, что заставляют покупателя отказаться от данного устройства.

Характеристики клиновых задвижек

Запирающим механизмом систем трубопровода также может стать фланцевая задвижка. Материал изготовления зависит от характеристик и особенностей рабочей среды, ее давления и других факторов. Как правило, применяются стальные или чугунные задвижки, в зависимости от состава сплава, они могут работать при давлении до 25 МПа и выдерживать температуру более 500°С.

Такое оборудование нашло широкое применение на энергетических объектах, нефтепроводах, в системах водо- и газоснабжения. В определенных ситуациях может даже не возникнуть выбора запорного устройства: задвижки могут быть единственным вариантом. За счет того, что они могут выдерживать до 8 баллов сейсмоактивности, то активно используются на объектах, на территории которых возможны землетрясения.

Говоря о достоинствах чугунной фланцевой задвижки, необходимо отметить следующие моменты:

• высокая герметичность;
• длительный срок эксплуатации;
• работа при высоких показателях давления и температуры;
• небольшое гидравлическое сопротивление, необходимое при большой скорости движения потока рабочей среды.

Однако среди недостатков данного типа оборудования отмечают следующие факторы:

• невозможность регулировки потока;
• долгое время открытия/закрытия;
• достаточная сложность ремонта;
• большой вес и размер устройства.

Что выбрать: затвор или задвижку?

Мы рассмотрели основные моменты работы обоих типов запорной арматуры, охватив наиболее заметные качества. Если же вы собираетесь купить затвор или клиновую задвижку, стоит помнить о том, что каждый отдельный случай использования оборудования требует индивидуального рассмотрения. На выбор должны влиять многочисленные факторы, в большей степени связанные с особенностями дальнейшей эксплуатации устройства.

Нельзя оставить без внимания тот факт, что в последнее время в строительной и промышленной сферах наблюдается популяризация дисковых фланцевых затворов. Сложно поспорить с тем, что по некоторым критериям они, несомненно, превосходят клиновые фланцевые задвижки. Как мы отметили ранее, к их преимуществам необходимо отнести скорость открытия, а также возможность плавной регуляции потока рабочей среды.

Сравнивая эти типы оборудования, невозможно не отметить и тот факт, что затворы характеризуются значительно меньшим весом. При одном и том же диаметре вес и габариты устройств будут отличаться в несколько раз. Значительный вес задвижки при этом определенным образом сказывается на трубопроводе, создавая дополнительную нагрузку. Это также усложняет монтаж и демонтаж устройства, для которого необходимо грузоподъемное оборудование.

Однако несмотря на это, многие предприятия не спешат переходить на использование затворов. Основная причина – долговечность задвижки. Как правило, уплотнение задвижки более прочно, не изнашивается под воздействием температуры, не рассыхается от времени и воздействия рабочей среды.

Задвижки пока не могут быть вытеснены затворами с рынка запорной арматуры и по той причине, что гарантируют максимальную герметичность. Кроме того, дисковые затворы при некоторых типах рабочей среды вообще не могут быть использованы, поскольку они способны ухудшить гидравлические характеристики.

Задвижки и дисковые затворы являются наиболее распространенными разновидностями промышленной трубопроводной арматуры. При этом они имеют целый ряд конструктивных отличий друг от друга, напрямую определяющих их достоинства и недостатки, сферы и условия применения.

Основным рабочим органом затвора является расположенный перпендикулярно потоку среды диск . Он жестко закрепляется на оси, которая в данном случае выступает в качестве штока, то есть служит для изменения положения запорного элемента. Полностью открытому положению затвора соответствует размещение диска вдоль оси корпуса арматуры. При полном закрытии он по всему периметру прилегает к седлу, тем самым перекрывая сечение. Таким образом, для полного закрытия или открытия затвора достаточно повернуть шток на 90 градусов.

Основной рабочий орган задвижки – шибер, клин или диск – перемещается перпендикулярно потоку среды между расположенными параллельно уплотнительными поверхностями . При этом в полностью открытом положении он находится вне проходного отверстия. Перемещение запирающего элемента осуществляется путем вращения выдвижного или невыдвижного шпинделя, который может приводиться в действие вручную при помощи штурвала, в том числе через редуктор, или автоматически –многооборотным электроприводом, гидроприводом или пневмоприводом.

Преимущества и недостатки задвижек и затворов

Основные преимущества дисковых затворов:

• небольшое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия;
• простота конструкции, монтажа и обслуживания;
• небольшая строительная длина и высота;
• сравнительно небольшие габариты и масса.

К числу главных недостатков затвора относятся необходимость приложения значительных усилий для перемещения при сильном напоре и большом диаметре трубопровода, невысокая герметичность в закрытом положении, повышенный износ запирающего элемента, постоянно находящегося внутри потока, а также уплотнений, при частом закрытии и открытии. Первая проблема решается путем установки редукторов и приводных механизмов. Повышения ресурса уплотнительных поверхностей и герметичности позволяет добиться применение эксцентриковых затворов.

Основные преимущества задвижек:

• минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении;
• достаточно высокая герметичность;
• небольшая строительная длина;
• возможность перекрытия потока вязких и загрязненных сред;
• подходят для установки на трубопроводах с меняющимся направлением потока;
• высокая сейсмостойкость;
• незначительный износ уплотнительных поверхностей даже при частой смене положения запирающего элемента.

Главными недостатками задвижек являются обусловленная особенностями конструкции значительная монтажная высота и масса арматуры, а также невысокая скорость срабатывания, даже при условии использования исполнительных механизмов. Задвижки сложнее и дороже затворов с точки зрения монтажа, обслуживания и ремонта.

Сферы применения затворов и задвижек

Дисковые затворы устанавливаются в качестве запорной (реже запорно-регулирующей) арматуры на трубопроводах, предназначенных для транспортировки чистых сред. Они активно применяются в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения в коммунальном хозяйстве, в пищевой промышленности и других сферах, когда не предъявляются повышенные требования к герметичности. Трубопроводную арматуру этого типа целесообразно устанавливать на трубопроводах большого диаметра.

Задвижки, в отличие от затворов, менее критичны к чистоте среды, давлению и температуре, при этом способны обеспечить высокую герметичность и применимы для регулирования. Их используют в системах водоснабжения и водоотведения, нефтяной и химической промышленности, когда не критичны скорость срабатывания и значительные размеры оборудования. Их целесообразно устанавливать в районах с повышенной сейсмической активностью.