Особенности клиновых задвижек

В настоящее время в мире на трубопроводы установлено неизмеримо много запорных устройств, среди них задвижки клиновые (ЗК) входят в тройку самой востребованной трубопроводной арматуры общепромышленного назначения. Если так рассматривать промышленное применение, то данные изделия находятся на втором месте по запросу монтажниками и проектными организациями, находясь по потребительскому спросу между кранами шаровыми и запорными клапанами. Это обусловлено особенностью конструкции изделия, рассчитанной на долгосрочную эксплуатацию, выполнение функции управления высокотемпературными и высокоскоростными средами, при этом ЗК изготавливается из материалов для различных климатических условий и проводимых сред повышенной агрессивности.

Клиновые задвижки

Главными особенностями клиновых задвижек являются:

Полный прямоточный проход и проводимость сред в любом направлении – важно для применения на магистральных трубопроводах, где высокая скорость транспортировки жидких сред с высоким давлением. Также это необходимое условие для проведения автоматизированного контроля внутреннего состояния трубопроводов с помощью роботизированных анализаторов-проходчиков.
Затвор клиновидного типа перекрывающий проход перпендикулярно потоку.
Уплотнение в затворе: клин / седло — металл по металлу, этот параметр важен для эксплуатации с перегретыми рабочими средами до +565°С.
Простота конструкции позволяет обслуживать трубопроводную арматуру на месте монтажа «в поле».
Долговечность и износостойкость — эксплуатация до 30 лет.

Трубопроводные задвижки надёжны и просты в эксплуатации, обслуживании и ремонте, поэтому присутствуют практически всегда на трубопроводах промышленных производств, в отрасли нефтедобычи, в нефтехимической перерабатывающей отрасли и коммунальном хозяйстве, обеспечивают десятилетиями стабильность производственных циклов, подачу воды и пара, транспортировку нефтепродуктов и газа.

Дополнительная ознакомительная информация (справочный материал):

Характеристики клиновых задвижек

Клиновые задвижки по своей конструкции обладают преимущественной характеристикой по пропуску сред — полный проход, малое гидравлическое сопротивление проводимым потокам и проводимость сред в любом направлении. Эти характерные особенности отлично подходят для применения на трубопроводах в качестве запорных устройств, где недопустимо сужение участков трубопроводов. Стоит отметить, что трубопроводная арматура с клиновым затвором выполняет только запорную функцию на трубопроводах и не может регулировать потоки, а также не терпит сильнозагрязненные проводимые среды с крупноразмерными твёрдыми частицами.

У клиновых задвижек есть ряд характерных преимуществ:

Открытие и закрытие проходного сечения проходит медленно и плавно, что можно сказать и достоинство, и недостаток сразу, но важнее в определённых ситуациях минимизация шанса гидроудара по конечному дорогостоящему оборудованию трубопровода.
Полный проход в сечении, что позволяет проводить по трубам свободно диагностирующее оборудование и осуществлять чистку автоматизированными средствами.
Малое гидравлическое сопротивление – арматура может использоваться на магистральных трубопроводах.
Широкий диапазон прохода клиновых задвижек от 15 до 1600 мм.
Долговечность эксплуатации в среднем до 25 лет, удобство ремонта и технического обслуживания на месте монтажа.

Основной конкурент в плане заменяемости и совпадающих характеристик — арматура поворотного типа, полно проходные двухходовые шаровые краны разборной конструкции, которые также представлены у нас на сайте.

Задвижки клиновые — рабочие среды

Клиновые задвижки эксплуатируются с разнородными рабочими средами, поэтому детали конструкции изготавливаются по ТУ с соблюдением технических регламентов из подходящих материалов.

Как выбрать клиновую задвижку по рабочей среде учитывая характеристики давление, температуру и агрессивность:

Для воды массово используют клиновые задвижки из чугуна с температурой до +120°C и давлением до 1 МПа, они общедоступны по стоимости, находятся в нижнем ценовом сегменте, применяются в коммунальном хозяйстве.
Для монтажа на трубопроводы с транспортировкой неагрессивных проводимых жидких и газообразных сред с температурой не более +425°C и давлением от 1 до 16 МПа рассматривают исполнения из углеродистой стали 20, 20Л — это общепромышленные типы самых востребованных стальных ЗКЛ и ЗКС.
Для хладагентов и окружающих условий с пониженными температурами не ниже -60°C — подходят ЛС (ХЛ) задвижки из стали 20ГЛ, 09Г2С.
Для высокотемпературных или агрессивных сред с давлением от 1 до 16 МПа, (соляные растворы, щёлочи, кислоты, аммиачные смеси) обычно выбирают изделия из нержавеющей стали в сплаве с титаном 12х18н10т, 12х18н9тл.
Для перегретых высокотемпературных сред до +565°C – стоит рассмотреть ЗК высшей ценовой категории из нержавеющей стали в сплаве с молибденом и титаном 12х18н12м3тл.

Наше предприятие предлагает к поставке фланцевые задвижки клиновые из п.2 – 5, ниже более подробно представлена таблица подбора клиновых задвижек для рабочих сред.

Материал корпуса задвижки клиновой	Обозначение	Тип среды	Свойства рабочей среды	Давление (Ру) Pn кг/см²	Температура рабочей среды*
Сталь углеродистая	С	Вода, перегретый пар, газы, нефтепродукты	Неагрессивная	До 250	От -40 до +425°С
Сталь легированная	ЛС	Вода, перегретый пар, газ, нефтепродукты, химические смеси, хладагенты.	Неагрессивная		От -60 до +425°С
Сталь коррозиестойкая нержавеющая	НЖ	Вода, перегретый пар, высокотемпературные жидкости, газы, нефтепродукты, химические смеси, хладагенты.	Нейтральная, агрессивная		От -60 до +565°С
Латунь	Б	Вода, пар, газы, морская вода, пищевые среды, хим. среды	Нейтральная, слабоагрессивная	До 16	До +110°С
Бронза	Б	Вода, пар, газы, морская вода, пищевые среды, хим. среды	Нейтральная, слабоагрессивная	До 16	До +230°С
Чугун	Ч, Сч, Кч	Вода, пар	Неагрессивная	До 10	До +120°С
Композитные полимеры	П	Вода, пар, газы, морская вода, питьевая вода, пищевые среды, химические смеси	Нейтральная, слабоагрессивная	До 4	До +80°С
* Температура среды изменяется в зависимости от давления и уплотнений шпинделя (NBR ≈ 80–100 °C, EPDM ≈ 110–120 °C, PTFE ≈ 200–230 °C, графит ≈ 350–400 °C, ТРГ- графит ≈ 350–565°С).

Дополнительная информация (ознакомительный материал):

Формирование цен клиновых задвижек. (Факторы, влияющие на стоимость промышленной трубопроводной арматуры).
Ду, Dn задвижек клиновых – диаметры и размеры.

Устройство клиновых задвижек — конструкция

Устройство задвижек клиновых (ЗК) эволюционировало из шиберных шлюзовых затворов ещё в 19 веке (1840 г. -1860 г.), одно из первых исторических упоминаний производителя задвижек для промышленного применения это компания производитель Chapman Valve (США), освоившей производство запорных устройств для паропроводов. Популяризировали в промышленном применении производители трубопроводных задвижек середины XIX века, один из производителей компания это — William Sellers & Co. (Филадельфия) и позднее Chapman Valve (США). Об историческом развитии можно прочесть здесь.

На текущий момент современные конструкции задвижек клиновых проектируются и изготавливаются с применением передовых материалов уплотнений и высокопрочных сплавов стали, гарантирующих безопасность опасных производств в химических и нефтеперерабатывающих отраслях, безопасность эксплуатации газопроводов и нефтепроводов. Развитие и совершенствование конструкции шло практически полтора века, разделившись по видам конструкции клинового затвора и корпуса.

Клиновый затвор задвижек – виды конструкций

Конструкция клиновых задвижек

Задвижки однодисковые (одноклиновые). Запорное устройство имеет один запорный элемент клин, который подогнан под посадочные сёдла в проточном сечении корпуса. У такой конструкции существует некоторая вероятность заклинивания, но в современном исполнении применяется упругий клин, с которым ситуация с заклиниванием затвора случается довольно редко. Задвижка однодисковая отличается невысокой ценой, простотой и неприхотливостью в обслуживании. Запорная арматура класса герметичности от «А» до «Д», применяется на нефтепродукты, воду и пар, газообразные смеси в зависимости от заявленного класса.

Двухдисковые (двух клиновые) параллельные задвижки. Или как их ещё называют с плавающим самоустанавливающимся жёстким клином, класса герметичности «А». Главное отличие в клине, состоящем из двух дисков которые при закрытии могут подстраиваться под посадочные сёдла, при этом случай с заклиниванием затвора практически сводится к нулю. Цены на параллельные двухдисковые клиновые задвижки достаточно высоки из-за более сложной конструкции, что компенсируется качеством поддержания заявленного класса герметичности, обычно он максимальный.

Задвижки клиновые с обрезиненным клином (короткие задвижки). В середине 20-ого века в 1958 году компанией «Halwe» был изготовлен новый тип клина с уплотнением резиной, и как далее пошло в народ название — задвижка с обрезиненным клином. У конструкции одна важная особенность — это не выдвижной шпиндель, т.е. при закрытии шпиндель остаётся на месте, а клин перемещается по резьбе шпинделя в корпусе задвижки. Такой конструкторский ход позволил уменьшить монтажные размеры устройства, применяется такая конструкция в коротких задвижках, примером которых является марка 30ч39р.
Задвижки клиновые с выдвижным шпинделем. Примером такой трубопроводной арматуры является ЗКЛ 30с41нж, при ручном вращении управляющего элемента — маховика (штурвала) усилие предаётся на управляющий резьбовой шпиндель с клиновым затвором, который выдвигается над моховиком на высоту проходного сечения. Недостатки такой конструкции в строительных размерах, т.е. в открытом состоянии увеличивается строительная высота задвижки, это необходимое пространство, которого иногда просто нет месте монтажа.

Детально рассмотреть конструкцию предлагаем на странице поставляемого нами изделия — 30с41нж с фото подетально.

Клиновые задвижки — корпуса и присоединения к трубопроводу

Для различных типов трубопроводов, практичности обслуживания и мест применения изготавливают корпуса задвижек из заготовок (отливки, поковки, прокатный металл), в исполнении из различных материалов и с разнообразными типами присоединений.

Основные три способа изготовления стальных заготовок задвижек и какой конечный продукт получается на выходе:

Отливки — это первичные заготовки деталей задвижек, выполненные литьём расплава стали в формы, таким способом изготавливаются детали стальных корпусов задвижек с проходом (Dn) от 50 до 1400 мм и крышки корпусов. На выходе получаем ЗКЛ тип литые задвижки массового общепромышленного спроса, рассчитанные на давление проводимой среды (Pn) от 4 до 63 бар. Также изготавливаются корпуса стальных ЗКЛ специальных исполнений на высокие давления от 63 до 250 бар, но по весу и размеру это самые массивные изделия в своём сегменте, поскольку в конструкцию закладывается прочность в ущерб размеру и весу.
Подробная информация: Задвижки ЗКЛ (описание, виды, характеристики, конструкция и эскизы).
Поковки выбирают, когда нужна повышенная прочность, ударная вязкость, отсутствие пор и надёжность при циклических нагрузках/давлении. Поковки корпусов задвижек изготавливаются из слитков углеродистого, низколегированного или коррозиестойкого сплава стали с дальнейшим нагревом заготовки в печах с контролем скорости и выдержки, с обработкой на пресс-формах. Далее обрабатываются на металлообрабатывающих станках и собираются сварным методом с фланцами в кованые фланцевые задвижки ЗКС малого прохода (Dn) до 40 мм. Корпуса ЗК выполненные ковкой металла выдерживают повышенные давления сред — до 160 кг/см².
Подробная информация: Задвижки ЗКС (описание, виды, характеристики, конструкция и эскизы).
Горячекатаный металлопрокат — это конструкционный металл однородного состава с высокой ударной вязкостью, детали из металлопроката рассчитан на высокие нагрузки. На выходе из этого материала получаем высокопрочные компактные корпуса задвижки ЗКС малого условного прохода (Dn) 15 – 40мм, рассчитанные на высокие давления рабочих сред до 250 кг/см².

Корпуса задвижек также изготавливаются под присоединения к трубопроводу и имеют особенности – прямоточное и полнопроходное сечение, то есть размер по всему сечению неизменно равнозначный. Тип такого корпуса — это основа конструкции задвижки клиновой полнопроходной Ду50 мм и более. У некоторых задвижек малого условного диаметра (Ду) от 15 до 40 мм в корпус впрессованы посадочные сёдла клина, что незначительно уменьшает размер проходного сечения в месте прилегания клина затора, такая запорная арматура является неполнопроходной, при этом для задвижек ЗКС данный факт считается несущественным, поскольку размер изменяется незначительно в несколько миллиметров. Ниже на фото представлены корпуса задвижек с присоединениями.

Типы присоединений клиновых задвижек

Фланцевые задвижки — это запорная арматура в корпусе с фланцевым соединением удобная и практичная в монтаже и обслуживании, соединение этого типа используется у 80% запорной арматуры с условным проходом (Ду) от 50 мм до 1600 мм. Фланцевые корпуса ЗКЛ задвижки изготовлены в форме отливки сразу с фланцами, либо изготавливается корпус ЗКС из кованой заготовки с дальнейшей приваркой фланцев, в стандарте изготовления уплотнительных поверхностей фланца в исполнении от первого до девятого согласно ГОСТ 33259. Фланцевое присоединение требует мониторинга согласно регламентов периодического техобслуживания трубопроводов и запорных устройств.
Задвижки под приварку — присоединение патрубка приваркой в стык к трубопроводам является наиболее надёжным присоединением, часто используется, когда необходимо установить трубопроводную арматуру долгосрочно. Неудобство присоединения состоит в том, что запорное устройство невозможно быстро демонтировать, а иногда просто невозможно быстро устранить неполадку на месте из-за строительных размеров и труднодоступных мест монтажа.
Муфтовые задвижки – трубопроводная арматура с внутренним резьбовым присоединением от ½ до 2-х дюймов. Корпус задвижки рассчитан на высокие давления, соединение используется на трубопроводах условного прохода 10 - 50 мм и очень редко 80 мм. Примером такой ЗК является, общепромышленная марка 31с45нж Ду15 с резьбовым внутренним присоединением используется на трубопроводах с давлением до 160 кг/см².
Вантузные задвижки используются на водопроводах, трубопроводах стока с небольшим давлением потока и на канализационных коммуникациях. Корпус задвижки с вантузным соединением изготавливается в основном из чугуна и рассчитан на малое давление проводимой среды от 4 до 10 атмосфер.

Клиновые задвижки — управление

Управление клиновыми задвижками зависит от условий эксплуатации из которых выделить можно основных два — местное и дистанционное.

Управление клиновых задвижек

Местное управление – ручные задвижки клиновые

Местное управление задвижками клиновыми используется на точке монтажа трубопроводной арматуры непосредственно обслуживающим трубопровод персоналом с использованием физической силы, либо ручным включением / выключением электропривода. Применяется там, где процессы открытия / закрытия затвора не цикличные в короткий промежуток времени и нет автоматизации технологических процессов.

Управление ручной задвижкой клиновой подразделяется:

Ручное управление маховиком относится к задвижкам со штурвалом — это простейшее управление, которое применяется с момента исторического конструирования задвижек. Управление штурвалом ограничено физическими возможностями человека, что ограничивает его применение на ЗК в диапазоне проходного сечения от 15 до 300 мм, а также давлением рабочей среды.
Ручное редукторное – с помощью механического редуктора, усиливающего крутящий момент, применяется на задвижках большого условного прохода от 250 до 1400 мм. Оборудованные таким механизмом ЗК называются редукторными задвижками, имеют в общепромышленном обозначении цифру 5, пример обозначения – 30с515нж.

Комбинированное дистанционное управление – клиновые задвижки с ЭП (электроприводом)

Комбинации ручного и дистанционного управления клиновыми задвижками заложены в специальном электромеханическом устройстве – многооборотном электроприводе.

Основные преимущества использования электроприводного управления задвижкой:

ЭП может устанавливаться на все задвижки с конструкцией под его установку и максимально охватывает весь диапазон применения по условному проходу — от 50 до 1400 мм.
Электропривод может управляться вручную на месте монтажа и дистанционно, что применяется в автоматизации управления потоками на трубопроводах промышленных производств.
ЗК с ЭП применяют в жёстких климатических условиях и на больших расстояниях, используя пульт удалённого управления запорной арматурой.

Несмотря на то что задвижки ЭП дорогостоящее трубопроводное оборудование, требующее специализированной настройки и эксплуатации, но их применение экономит время выполнения задач, материальные ресурсы и технический персонал.

Из всего многообразия представленной информации в данном разделе, специалисты предприятия Динамика сосредоточили свое внимание на поставках стальной запорной арматуры. Компания поставляет стальные муфтовые, фланцевые задвижки класса «А» - «D» в комплектации редукторами, электроприводами и КОФ, с характеристиками на пропуск жидких и газообразных сред с давлением до 25 МПа по категории – газ, вода, пар, нефтепродукты, перегретые и слабоагрессивные среды. Звоните бесплатно по РФ нашим специалистам компании +7 800 700 1693, заказывайте стальные клиновые задвижки по цене производителя с доставкой.

Задвижки клиновые в Томске