Механический привод задвижки это

Виды и типы задвижек

Среди общей массы устройств запорной арматуры выделяются задвижки. Их используют для перекрытия потока вещества в трубе при ремонте трубопровода и в других случаях. Для разных транспортируемых сред, температур, а также показателей давления в системе, заводы выпускают несколько моделей этих устройств. И чтобы обеспечить плановую работу магистрали, надо знать, какие виды задвижек бывают, как их монтировать в трубопровод, а потом правильно эксплуатировать.

Классификация задвижек

Для того, чтобы обеспечить технологические потребности всей трубопроводной отрасли, задвижки выпускаются с разными техническими характеристиками и разного назначения. Они различаются по:

• конструкции;
• типу привода;
• материалу изготовления;
• присоединительным размерам;
• типу присоединения;
• температурному режиму работы;
• виду транспортируемого вещества в трубе;
• климатическому исполнению;
• классу герметичности;
• конструкции клина;
• диаметру проходного отверстия;
• показателю максимального давления в системе;
• типу уплотнительных поверхностей затвора;
• типу уплотнений крышки и сальника.

Как видно из списка выше, задвижки имеют широкий диапазон характеристик. Чтобы упростить выбор изделия для конкретного производства со всеми его особенностями, установлен единый порядок маркировки устройств запорной арматуры. Он указан в документе СТ ЦКБА 036-2017.

Кроме того, заводы-изготовители дополнительно комплектуют задвижки информационными табличками, отражающими основные технические и эксплуатационные характеристики изделия. В следующих разделах обозначениям будет уделено достаточно внимания. Но сначала давайте познакомимся с конструкцией задвижки и ее принципом действия.

Конструкция

Задвижка состоит из 3 основных частей.

1. Привод с приводным механизмом.
2. Крышка с сальниковым узлом.
3. Корпус с патрубками.

Рисунок 1. Конструкция

На рисунке 1 представлены два типа задвижек:

• с выдвижным;
• и невыдвижным шпинделем.

Отличие этих двух видов запорной арматуры заключается в следующем.

В первом варианте шпиндель, при подъеме затвора в положение «открыто», выдвигается вверх, обеспечивая требуемый ход клина. Такое исполнение имеет как преимущества, так и недостатки. Плюсом является тот факт, что шпиндель не контактирует с рабочей средой, а значит, не подвержен коррозии. Но за счет увеличенной строительной высоты, такая задвижка подойдет далеко не для всех условий монтажа.

Второй вариант лишен недостатка выдвижного шпинделя. Эту задвижку можно устанавливать в стесненных условиях. Но здесь шпиндель расположен внутри корпуса, а значит, в процессе работы на него будет воздействовать рабочая среда.

На рисунке 1 представлены конструкции задвижек с ручным приводом.

Но кроме такого исполнения, выпускаются устройства, укомплектованные:

• механическим редуктором;
• электроприводом;
• пневмоприводом;
• гидроприводом.

Рисунок 2. Виды приводов

Самыми востребованными являются задвижки с ручным, механическим и электроприводом. Это объясняется тем, что такие устройства – самые надежные и долговечные в эксплуатации. Использование пневмо- и гидропривода происходит очень редко, так как обслуживание резервуаров с жидкостью или воздухом под давлением требует дополнительных затрат.

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы задвижки с выдвижным шпинделем.

Для того, чтобы перевести затвор в одно из крайних положений (открыто/закрыто), надо поворачивать штурвал по или против часовой стрелки. Вращение передается на приводную гайку, расположенную в центре маховика.

За счет резьбового соединения гайки со шпинделем, последний совершает вращательно-поступательное движение, увлекая за собой затвор. Клин и шпиндель соединены между собой т-образным соединением типа «шип-паз». По достижению затвора одного из крайних положений, ход штурвала резко затрудняется, сигнализируя о полном цикле работы.

Задвижки с невыдвижным шпинделем работают иначе. Из названия уже понятно, что шпиндель здесь не двигается вверх/вниз, а совершает только вращение вокруг своей оси. Приводная гайка в таком устройстве располагается непосредственно в клине, закрепленном с ней аналогичным т-образным соединением.

При вращении штурвала, движение передается от шпинделя к гайке. Она (гайка), наворачивается на ось шпинделя, увлекая за собой затвор. Для того, чтобы шпинделю было «куда деться», в клине образовано отверстие.

Рисунок 3. Устройство затвора

Задвижки с невыдвижным шпинделем имеют ограниченную область использования. Их применяют в трубопроводах, по которым транспортируют светлые нефтепродукты, масла, а также воду с низким содержанием солей щелочноземельных металлов кальция и магния (мягкая вода).

Материалы изготовления

Для сравнения рассмотрим 2 популярные задвижки марок 30с41нж и 30ч39р.

Стальные задвижки

Корпус 30с41нж выполнен из стали, о чем говорит буква «с» в маркировке. Приставка «нж» на конце означает, что уплотнительные поверхности дисков клина и седел корпуса изготовлены из нержавейки.

Рисунок 4. Затвор 30с41нж

А вот из каких марок сталей изготавливаются остальные детали:

• Крышка и корпус 30с41нж отливаются из 25Л. Литера «Л» в марке обозначает, что это сталь литейная, а числовое значение «25» указывает на содержание в сплаве 0,25% углерода.
• Шпиндель изготавливается из 20Х13. В составе этой стали присутствует 14% хрома, что позволяет отнести этот сплав к коррозионностойким (нержавейка). 20Х13 относится к мартенситному классу с температурным режимом работы до 600 0 С.
• Диски клина и маховик отливаются из 25Л.
• Приводная гайка шпинделя – ЛС59-1 (латунь). Этот сплав относится к медно-цинковым с добавлением 1% свинца. Благодаря такому химическому составу, приводная гайка 30с41нж долгое время не подвергается механическим повреждениям при трении.
• Гайки, шпильки и болты фланцев изготавливаются из стали 35. Повышенное содержание углерода (0,35%) делает этот сплав отличным материалом для изготовления деталей, требующих точной обработки.
• Уплотнительные поверхности на клине 30с41нж изготавливают из нержавейки 13Х25Т. Эта сталь с повышенным содержанием хрома (до 30%) обеспечивает отличные показатели износостойкости. Сплав содержит 0,5% титана, что увеличивает срок службы затвора.
• Уплотнения на кольцах корпуса делают из нержавейки 08Х21Н10Г6. В химическом составе присутствует 10% никеля и 20% хрома. Такое содержание сплава обеспечивает высокое сопротивление к коррозии.

Уплотнитель сальника

Кроме металлических частей, в задвижке 30с41нж присутствует сальниковое уплотнение в виде набивки ТРГ. Этот материал предотвращает выход рабочей среды через сальник в месте входа шпинделя в корпус.

Рисунок 5. Виды набивки

ТРГ – это терморасширенный графит. Он выпускается в виде шнура или кольца. В трубопроводной арматуре может использоваться несколько его модификаций.

Вот о чем речь:

• ТРГ-100Л. Эта набивка армируется лавсановой нитью. Также существует модификация ТРГ-100ЛФ, дополнительно пропитанная смесью с содержанием фторопласта.
• ТРГ-101Н. Здесь в качестве армирующего материала используется нержавеющая проволока.
• ТРГ-102С. Материал армирования – стеклонить.

Стальные клиновые задвижки выпускает Сибирский завод трубопроводной арматуры «СибЗТА». В технологическом процессе изготовления применяются современные материалы. Один из них – термопластичный графит, используется в сальниковом узле для герметизации системы относительно окружающей среды. Добавление термопластов в состав позволяет набивке многократно переходить в вязкотекучее и высокоэластичное состояние. Это означает, что под воздействием высоких температур рабочей среды, уплотнение не изменяет своих качественных характеристик.

Модель 30ч39р изготавливается из чугуна марки GGG40 и GGG50. Применение этого металла позволяет корпусным деталям задвижки выдерживать давление на разрыв до 370 МПа.

В отличие от стальных изделий, она предназначена исключительно для работы в магистралях, по которым транспортируется горячая/холодная вода и пар.

Материалы изготовления деталей.

• Корпус, крышка, а также клин – GGG40/50.
• Шпиндель делают из 20Х13 или аналога 2Cr13.
• Уплотнение на клине – EPDM.
• Втулка на шпинделе делается из бронзы или латуни.

EPDM – это международная маркировка этилен-пропиленового каучука. Кроме этого уплотнения применяют Viton (фторкаучук) или Silicon (кремнийорганическое соединение). Первый имеет отличную стойкость к воздействию высоко-кислотных сред, второй же – отлично справляется с экстремальными и быстроменяющимися температурами.

Основным отличием чугунных задвижек от стальных, помимо металла корпуса, является использование резинового клина (EPDM, Viton или Silicon). Для воды такое исполнение является наилучшим, так как полностью исключается коррозия затвора.

Конструкция клина

Устройство затвора в стальной и чугунной задвижке отличаются. Это обусловлено сферой применения устройств в трубопроводной промышленности.

Рисунок 6. Виды клина

Стальные задвижки

Стальные задвижки, используют в магистралях, предназначенных для транспортировки:

• горячей/холодной воды в системах ЖКХ;
• нефтепродуктов;
• природного газа;
• химических веществ;
• пара в системах отопления и котельных;
• в исключительных случаях для морской воды и сырья на перерабатывающих предприятиях.

Воздействие рабочих сред на уплотнительные поверхности затвора вызывает механические повреждения и коррозию. Для снижения негативных последствий и увеличения срока службы изделия, уплотнительные поверхности наплавляют с использованием коррозионностойкой проволоки марок 08Х21Н10Г6 и 13Х25Т.

Существует два метода нанесения уплотнителя на диски клина и седла корпуса.

• С применением дуговой сварки.
• С применением лазерной наплавки.

Рисунок 7. Лазерная наплавка

Оба метода характеризуют собой химическую реакцию, при которой под воздействием высокой температуры в основной металл клина (или кольца) подмешивается проволока из сплава определенной марки. После того, как наплавочный шов остывает и набирает прочность, его подвергают ручной или автоматической шабровке.

Шабровка – это выведение идеально ровных геометрических параметров поверхностей. Такую процедуру проводят как с клином, так и с кольцами в корпусе. Задачей шабровки служит идеальная подгонка двух поверхностей относительно друг друга. От этого зависит основной эксплуатационный показатель работы задвижки – класс герметичности затвора.

Клин затвора в стальных задвижках может иметь 3 вида конструкции.

• Литая цельнометаллическая.
• Сборная двухдисковая.
• Сборная упругая.

По эксплуатационным характеристикам, наиболее лучший вариант исполнения клина – двухдисковая конструкция. При таком способе сборки, осуществлять подгонку уплотнителей дисков и колец намного легче. Это положительно влияет на степень герметичности затвора.

Двухдисковые задвижки дольше сохраняют заводской класс герметичности в процессе эксплуатации за счет снижения трения уплотнителей. Также они в меньшей мере подвержены заклиниваниям и «приварке» за счет коррозионного разрушения металла.

Чугунные задвижки с обрезиненным клином

Клин чугунной задвижке выполнен из специальной резины EPDM. За счет физических и химических свойств этого материала, в процессе эксплуатации затвор практически не подвергается каким-либо дефектам и разрушениям.

EPDM не подвержен коррозии, сохраняет заводские геометрические параметры под воздействием повышенных/пониженных температур воды. Добавление в состав уплотнителя каучука делает клин 30ч39р упругим и в то же время мягким.

Задвижки 30ч39р с использованием в качестве материала уплотнителя EPDM в обиходе называют задвижки с обрезиненным клином.

30ч39р используется исключительно для воды и пара в городских системах водоснабжения, канализации и отопления, а также на предприятиях, эксплуатирующих такие магистрали.

Эксплуатационные показатели работы

Вне зависимости от моделей задвижек установлены общие эксплуатационные показатели работы. К ним относятся:

• диаметр проходного отверстия ду – показатель варьируется от 50мм до 1200мм;
• номинальное давление pn – от 10 до 40 атмосфер (1,0-4,0 МПа);
• класс герметичности по затвору – А, АА, В, С, устанавливаемый в соответствии с положениями ГОСТа 9544-2015;
• тип присоединения к трубе – под приварку или фланцевое соединение, выполненное по ГОСТу 33259-2015;
• показатели температуры окружающей среды в соответствии с климатическим исполнением, которое определяется по ГОСТ 15150-69;
• нижние и верхние пределы температуры рабочей среды в зависимости от климатического исполнения;
• направление подачи среды
• тип привода – ручной, механический или электропривод (установочные размеры переходника по ОСТ 26-07-763-73).

Выбор задвижки для определенной рабочей среды, осуществляется по стойкости материала корпусных деталей к коррозионному разрушению. В соответствии с ГОСТом 9.908-85, скорость коррозии не может превышать 1мм в год.

Климатическое исполнение стальных и чугунных задвижек по ГОСТ 15150 отличается. Так для изделий из стали применяются исполнения:

• Т1 – эксплуатация при температурах в диапазоне от -10 0 С до +50 0 С;
• ТпУ1 – от -29 0 С до +40 0 С;
• У1 – от -40 0 С до +40 0 С;
• ХЛ1 – от -60 0 С до +40 0 С.

Чугунные изделия также классифицируются по ГОСТ 15150, но с другими маркировками (У, Т, УХЛ, ОМ).

Маркировка

Требования к маркировке и обозначениям стальных и чугунных задвижек можно найти в 3 документах.

1. СТ ЦКБА 036-2017 – содержит таблицы фигур на каждую модель.
2. ГОСТ 4666-2015 – содержит требования по маркировки и окраске.
3. ТУ – локальный документ завода-изготовителя, содержащий дополнительные требования к маркировке и окраске.

Разберем на примере стальную задвижку 30с515нж. Согласно СТ ЦКБА:

• 30 – означает, что это задвижка;
• с – корпус выполнен из стали;
• 5 – указание типа привода (механический редуктор в данном случае);
• 15 – номер модели;
• нж – материал уплотнения на клине.

Если в середине обозначения указаны 2 цифры (30с15нж) то это означает, что привод у задвижки ручной. Цифра «5» перед номером модели указывает на механический привод. А вот цифра «9» (30с915нж) обозначает наличие переходника под электропривод.

Рисунок 8. Маркировка

По ГОСТу 4666, на корпусе задвижки должны присутствовать следующие данные.

• Товарный знак изготовителя. При отсутствии указывается название завода.
• Полное наименование по СТ ЦКБА. Например, 30с927нж.
• Давление номинальное.
• Диаметр номинальный.
• Уникальный заводской номер устройства.
• Дата выпуска.

Эти данные могут быть указаны как на корпусе устройства, так и на информационной табличке, прикрепленной к корпусу или крышке. При наличии электропривода, на него устанавливается отдельная информационная табличка.

Также завод-изготовитель дополнительно может указывать другую информацию об изделии, установленную в технических условиях на продукцию.

По согласованию с заказчиком возможна поставка изделий под электропривод и механический редуктор.

Наносятся обозначения на корпус задвижки методом литья или ударным способом. Информационная табличка может быть отпечатана типографским способом. Также таблички допускается изготавливать ударным методом.

Транспортировка и хранение

Перед тем, как задвижка поступит в продажу, она проходит выходной контроль с отметкой проверяющего в паспорте изделия (ОТК). После этого, прибор подлежит консервации с соблюдением требований, изложенных в ГОСТ 9.014-78.

Используемые варианты защиты:

Перевозка изделия к месту постоянного хранения или монтажа осуществляется строго в заводской таре. При этом должны выполняться требования по транспортировке и хранению, изложенные в ГОСТ 15150-69, пункт Ж1. Для перевозки задвижек с электроприводом выполняются требования пункта Ж2.

В процессе перевозки ящики с изделиями должны быть закреплены в транспортной таре (ж/д вагон, кузов автопоезда и т.д.). В процессе разгрузки на территории предприятия, нельзя бросать и кантовать (переворачивать) тару с задвижкой.

Если изделие подлежит постановке на длительное хранение, то выполняются все необходимые мероприятия по консервации, указанные в ГОСТ 9.014.

Хранить задвижку надо в заводской коробке, а при ее отсутствии, в схожей по габаритам и материалу изготовления чистой таре. При этом клин должен быть опущен в нижнее положение «закрыто», а присоединительные патрубки закрыты заглушками.

Рисунок 9. Тара

Такой порядок обеспечит сохранное хранение задвижки на долгое время. Дополнительно, каждые пол года изделие смазывается.

Правила монтажа

При установке задвижки в трубопроводную магистраль, рабочий персона должен:

• соблюдать правила проведения соответствующих работ на предприятии;
• нормы и правила охраны труда;
• иметь защитную одежду и приспособления (СИЗ);
• пройти аттестацию;
• иметь опыт работы по установке устройств запорной арматуры.

Порядок обучения работников предприятия правилам безопасности труда изложен в ГОСТе Р 53672-2009г.

Изделие до момента его установки должно находиться в заводской упаковке. Непосредственно перед монтажом задвижку надо проверить на работоспособность, совершив 3 цикла работы затвора. Также производится визуальный осмотр внешних и внутренних частей корпуса.

Перед установкой шпиндель (резьбу) надо смазать пастой марки ВНИИ НП-232, регламентированной по ГОСТу 14068.

Подвешивать изделие можно только за присоединительные патрубки.

Рисунок 10. Строповка

1. Произвести отключение и сброс давления в трубопроводе.
2. Произвести промывку системы водой.
3. Очистить место установки от посторонних предметов и грязи.
4. Произвести строповку изделия, согласно приложенной схеме к руководству по эксплуатации.
5. Аккуратно, избегая ударение о трубопровод, подвести задвижку к присоединительным фланцам.
6. Вставить шпильки во все отверстия фланца, предусмотренные конструкцией.
7. Навинтить гайки на шпильки.
8. Произвести затяжку гаек специальным ключом.
9. Снятие строп можно производить только после полной затяжки арматуры на трубопроводе.

Изделия большого диаметра имеют большую массу. К примеру, 30ч539р Ру16 Ду1000 весит около 1,5 тонны. Поэтому при установке такого «гиганта» в магистраль, предусматривается опора. Монтаж с опорой на трубу строго запрещен.

Источник