Межфланцевый, фланцевый или под приварку как выбрать присоединение дискового затвора

В трубопроводах большого диаметра в качестве запорно-регулирующей чаще всего применяют поворотные дисковые затворы — надежные и простые механизмы, обеспечивающие быстрое и качественное перекрытие потока рабочей среды. На рынке представлены разные модификации, отличающиеся по особенностям запорного компонента и способам присоединения. Традиционная область применения — промышленные трубопроводные системы невысокого давления, где идеальную герметичность не вносят в список требований к комплектующим.

Определение поворотного дискового затвора

Запирающе-регулирующий орган механизма выполнен в виде диска, закрепленного на валу (шпинделе). Полный рабочий цикл осуществляется поворотом вала на 90°: в позиции «открыто» плоскость заслонки ориентирована параллельно направлению потока, в позиции «закрыто» — перпендикулярно.

По классификации ГОСТ дисковые затворы относятся к запорно-регулирующей арматуре и могут применяться для дросселирования потока (в диапазоне открытия от 20 до 70°). Но при их использовании в регулирующем режиме необходимо учитывать эксплуатационные ограничения: длительная работа при малых углах открытия (менее 15–20°) в условиях высоких перепадов давления вызывает кавитацию и гидродинамический износ (эрозию) эластомерного уплотнения и кромок запорного элемента, что быстро снижает класс герметичности затвора.

Конструкция

Основные элементы затвора:

• стальной или чугунный корпус;
• запорно-регулирующий орган (поворотный диск)
• шток, передающий на заслонку крутящий момент;
• уплотнения штока (манжеты, упорные и стопорные кольца);
• седло с уплотнительными элементами;
• приводной механизм.

Если у задвижек, клапанов и шаровых кранов принцип функционирования основан на осевом силовом смыкании седла и запирающей детали, то в устройстве затвора герметичность достигается путем создания геометрического радиального натяга в сопряжении «диск — седло». На требуемую величину натяга влияют два ключевых фактора: тип уплотнительного элемента и рабочее давление в трубопроводе.

Особенности эластомерного седла

Материал интегрированного в корпус уплотнения должен быть химически и термически совместим с рабочей средой. Следует учитывать, что длительное нахождение в одном статическом положении увеличивает риск появления утечек:

• в положении «открыто» скоростной поток будет смещать и вымывать эластомер;
• если устройство долго находится в закрытом состоянии, возникает остаточная деформация сжатия и адгезия заслонки к седловому уплотнению.

Нужно периодически открывать и закрывать механизм, чтобы предотвратить его отказ.

Исполнения дисковых затворов по типу присоединения к трубопроводу

В зависимости от проектных параметров и условий эксплуатации технологической линии выбирают приварные, межфланцевые или фланцевые дисковые затворы. Конструктивное исполнение затворов определяет прочность сопряжения, ремонтопригодность узла и специфику проведения монтажно-демонтажных работ.

Межфланцевые затворы

Особенность межфланцевого затвора — отсутствие собственных соединительных компонентов. Узел устанавливают между двумя фланцами, имеющимися на концах труб, и надежно стягивают шпильками, проходящими сквозь монтажные отверстия. Соединительные фитинги из ПНД применять нельзя. Кинематика запорного элемента такова, что при открытии он выступает за пределы строительной длины корпуса. Если агрегат зажать напрямую между торцами ПНД-втулок, то открывающийся диск упрется в выступающий внутренний край втулки, имеющей более толстую стенку, чем труба.

Специалисты АО «ПАЗ», производителя запорной арматуры, предлагают инженерные решения проблемы совмещения межфланцевых затворов с полиэтиленовыми втулками:

• расточка торца стенки втулки (снятие конусной фаски) до приемлемого диаметра;
• установка проставочных колец;
• использование втулки SDR 17 с более тонкой стенкой вместо SDR 11, если позволяет давление.

Стандартное требование большинства производителей — установка узла между воротниковыми фланцами. Это связано со спецификой приварки соединительных элементов. Наплыв сварного шва плоского фланца будет соприкасаться с уплотнением и может его повредить, а при плохой обработке будет выступать за пределы трубы и мешать повороту шибера.

Области применения

Межфланцевые дисковые затворы используются в качестве вспомогательной арматуры на наружных сетях:

• для дренажа и слива систем;
• обвязки технологического оборудования и приборов учета в стесненных условиях;
• подключения сухотрубов систем пожаротушения;
• монтажа на жестко зафиксированных стальных участках с воротниковыми фланцевыми соединениями;
• обеспечения функционирования со специфическими по температуре и составу средами.

Минимальная строительная длина и низкий вес делают межфланцевое исполнение наиболее экономичным решением при дефиците монтажного пространства. АО «ПАЗ» предлагает разные климатические исполнения изделий, что позволяет осуществлять эксплуатацию оборудования в разных регионах России и стран СНГ.

Фланцевые затворы

Присоединение посредством фланцев — классическое решение для создания надежного разъемного стыка. Востребованность устройств обусловлена их достоинствами:

• технологичность сборки;
• возможность многократного демонтажа;
• безопасность монтажа во взрыво- и пожароопасных зонах (нет необходимости выполнения сварочных работ).

Из минусов отмечают металлоемкость и риск ослабления затяжки шпилек и потери герметичности при частых циклических перепадах гидростатического напора и температуры. Ограничения по использованию существуют из-за повышенных массогабаритных показателей. Для компенсации влияния большого веса агрегата на инженерную конструкцию под него нужно устанавливать разгрузочные опоры.

Соединения под приварку

Приварное присоединение обеспечивает максимальную надежность и герметичное соединение трубопроводной арматуры.

Достоинства исполнения под приварку:

• отсутствие механических прокладок полностью исключает риск разгерметизации стыка под воздействием агрессивных веществ;
• благодаря малому весу по сравнению с фланцевым и компактности снижается нагрузка на опорные конструкции трубопровода;
• возможность применения при сверхвысокой силе напора и на линиях с токсичными и взрывоопасными средами, где утечки недопустимы.

Из недостатков дисковых затворов под приварку отмечают запрет на проведение сварочных (огневых) работ на действующих пожаро- и взрывоопасных объектах и высокую трудоемкость демонтажа и обслуживания (требуется вырезка арматуры из трубы).

Устройства под приварку целесообразно использовать на технологических линиях с критическими параметрами потока и на участках, не требующих регулярной ревизии и внутренней очистки.

Особенности монтажа дискового затвора

Монтаж дискового затвора производится с соблюдением следующих правил. Устройство располагают так, чтобы вал был ориентирован горизонтально. Это исключит скопление шлама в нижнем подшипниковом узле, так как позволяет сместить его из зон потенциального осадка. Такое требование справедливо исключительно для горизонтальных магистралей. На вертикальном участке ориентация вала относительно оси горизонта не важна, так как в сечении трубы отсутствует «нижняя точка» застоя.

Ответные фланцевые соединения должны обеспечивать плоскостность стыка и достаточный внутренний просвет для свободного вращения шибера. В процессе присоединения затвора к трубопроводу диск оставляют в приоткрытом на 5–15° положении, чтобы защитить манжету от замятия при затяжке шпилек и сохранить в целости кромку заслонки. Приварка ответных фланцевых деталей выполняется до установки арматуры. При монтаже моделей под приварку строго соблюдают технологию теплоотвода, чтобы избежать термической деформации, или временно демонтируют термочувствительные уплотнительные компоненты. Для защиты узла от абразивного износа перед агрегатом рекомендуется установка сетчатого фильтра.