Какая запорная арматура важна для водоснабжения

Какая запорная арматура важна для водоснабжения

Запорная арматура – неотъемлемая часть любой системы водоснабжения. От правильного выбора и качества запорной арматуры зависит бесперебойность подачи воды, долговечность и надежность всей системы. Неправильно подобранная или некачественная арматура может привести к протечкам, потерям напора, преждевременному износу труб и оборудования.

Задвижки

Определение и принцип работы задвижек. Задвижка – это тип запорной трубопроводной арматуры, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды. Проще говоря, задвижка представляет собой корпус с двумя фланцами для присоединения к трубопроводу, внутри которого находится подвижный затвор в форме диска или клина. Затвор перемещается штоком или шпинделем, который, в свою очередь, приводится в движение маховиком или электроприводом.

Задвижки обычно используются для полного открытия или закрытия потока. Они не предназначены для регулирования расхода или частого срабатывания. В полностью открытом положении задвижка практически не создает сопротивления потоку, а в закрытом – обеспечивает надежную герметичность.

По конструкции затвора задвижки делятся на:

1. Клиновые – запирающий элемент в форме клина, который плотно входит в седло корпуса. Это наиболее распространенный тип, обеспечивающий хорошую герметичность.
2. Параллельные – затвор состоит из двух параллельных дисков, между которыми находится упругий уплотнитель. При закрытии диски равномерно прижимаются к седлам. Такие задвижки подходят для сред с твердыми включениями.
3. Шиберные – затвор в виде металлической пластины (шибера) скользит между уплотнительными поверхностями. Компактны, выдерживают высокое давление, но дают небольшую протечку в закрытом положении.

Корпус и затвор задвижек обычно изготавливаются из:

• Серого чугуна (С415) – недорогой материал для неагрессивных сред и невысоких требований к герметичности. Рабочее давление – до 1,6 МПа, температура – до 80°С.
• Высокопрочного чугуна (ВЧ) – более прочный, чем серый чугун. Имеет антикоррозионное покрытие. Рабочее давление – до 2,5 МПа, температура – до 150°С.
• Углеродистой стали (20, 20Л) – подходит для неагрессивных сред при высоких требованиях к прочности и герметичности. Давление – до 4,0 МПа, температура – до 425°С.
• Нержавеющей стали (12Х18Н10Т, 08Х18Н10) – обладает высокой коррозионной стойкостью, прочностью и герметичностью. Применяется в агрессивных средах, в пищевой и химической промышленности. Давление – до 6,3 МПа, температура – до 550°С.

Уплотнительные поверхности затвора и седел могут быть защищены наплавкой из твердых сплавов, резиновыми или фторопластовыми кольцами для повышения герметичности и износостойкости.

Шток и шпиндель обычно изготавливают из нержавеющей стали. В месте прохода штока ставят сальниковое уплотнение.

В системах водоснабжения задвижки применяются в качестве запорной арматуры на магистральных линиях, в узлах управления, в насосных станциях, в точках врезки и разветвления трубопроводов.В квартирах и частных домах задвижки обычно ставят на вводе водопровода перед водомерным узлом. Для этих целей подойдут латунные задвижки диаметром 15-50 мм или стальные – диаметром от 50 мм.

При выборе задвижки нужно учитывать:

• Рабочее давление в системе. Обычно в квартирах оно составляет 0,3-0,6 МПа, в частных домах – 0,2-0,4 МПа. Задвижка должна быть рассчитана на давление с запасом 20-30%.
• Температуру воды. Если трубы идут в неотапливаемых помещениях, нужно выбирать морозостойкую арматуру. Обычно задвижки применяют на холодной воде с температурой до 40°С.
• Состав воды. При наличии твердых включений, солей жесткости лучше использовать параллельные задвижки или шиберные. Для агрессивных сред обязательны нержавеющие модели.
• Диаметр трубопровода. Условный проход задвижки должен совпадать с внутренним диаметром трубы. Переходы недопустимы, так как это нарушает гидравлику и создает завихрения потока.
• Способ управления. Обычно в домах ставят задвижки с ручным приводом (маховиком). Но возможна установка электропривода для дистанционного открытия/закрытия, например, при протечках.

Краны (вентили)

Кран (вентиль) – это запорная арматура, в которой проход перекрывается поворотом пробки или шара вокруг своей оси. В отличие от задвижек, краны более компактны, обеспечивают быстрое перекрытие потока и могут применяться для регулирования расхода.

Конструктивно кран состоит из корпуса с двумя патрубками (муфтовыми, фланцевыми или под сварку), внутри которого находится подвижный запорный элемент – пробка или шар. Уплотнение между корпусом и пробкой/шаром обеспечивается твердыми седлами или эластичными кольцами. Вращение штока с пробкой/шаром осуществляется маховиком или рукояткой.

По конструкции запорного органа краны делятся на:

• Пробковые – запорный элемент в виде усеченного конуса с отверстием для прохода среды. Поворачивается в седле корпуса. Угол поворота – 180° или 90°. Преимущества – возможность тонкой регулировки расхода, простота. Недостатки – невысокая герметичность, износ седла.
• Шаровые – запорный элемент в форме шара с полым отверстием. При повороте на 90° шар перекрывает проход. Имеют компактные размеры, высокую герметичность, небольшое гидросопротивление. Не подходят для регулирования расхода.

По способу присоединения к трубопроводу краны могут быть:

• Муфтовые (резьбовые) – имеют внутреннюю резьбу для соединения с трубой или фитингами. Диаметр – от 8 до 80 мм (1/4" - 3"). Удобны для монтажа, не требуют сварки.
• Фланцевые – присоединяются к патрубкам с помощью фланцев на болтах. Диаметр – от 10 до 300 мм. Позволяют легко демонтировать кран для замены или ремонта.
• Под приварку – имеют патрубки с гладкими концами для вварки в трубопровод. Обеспечивают прочное и герметичное соединение, но требуют сварочных работ. Диаметр – от 10 до 400 мм.

Краны изготавливают из следующих материалов:

• Латунь (ЛС59-1, ЛС58-2) – наиболее распространенный материал для муфтовых кранов в бытовом водопроводе. Имеет хорошую коррозионную стойкость, обрабатываемость, прочность. Диаметр – до 50 мм, давление – до 1,6 МПа.
• Нержавеющая сталь (12X18H10T, AISI 316) – применяется в пищевой, химической промышленности, в агрессивных средах. Обладает высокой прочностью, стойкостью. Диаметр – до 400 мм, давление – до 4,0 МПа.
• Чугун (СЧ15, ВЧ40) – для неответственных участков и больших диаметров. Имеет низкую цену, но и невысокую герметичность и надежность. Диаметр – 15-300 мм, давление – до 1,6 МПа.
• Полипропилен (ППР), поливинилхлорид (ПВХ) – кран целиком или частично (корпус) выполнен из полимера. Легкие, устойчивы к коррозии. Только для холодной воды. Диаметр – 15-50 мм, давление – до 1,0 МПа.

Уплотнительные поверхности пробки/шара также могут быть покрыты фторопластом, полимерами, резиной для лучшей герметичности.В системах водоснабжения краны используются гораздо чаще, чем задвижки. Их ставят на отводах от стояков в квартиры, на подключениях смесителей и бытовой техники, на байпасных линиях.

Муфтовые латунные краны диаметром 15-32 мм (1/2" - 1 1/4") – самый популярный тип запорной арматуры в жилых домах и квартирах. Они недорогие, долговечные, легко монтируются. Например, кран Ду-15 может работать при давлении до 16 бар, пропускать до 0,53 м³/ч воды и служить более 10 лет.

Полнопроходные шаровые краны применяют на ответственных участках водопровода, где важна высокая герметичность и надежность – на вводах в дом, на магистралях, на насосных станциях. Стальные шаровые краны больших диаметров (50-300 мм) могут использоваться вместо задвижек.

При выборе крана нужно учесть:

• Условия среды – давление, температура, агрессивность. Материал крана должен им соответствовать.
• Диаметр трубопровода. Проход крана выбирают равным или чуть меньше (на 1-2 типоразмера) диаметра трубы.
• Удобство монтажа и управления в конкретном месте. В труднодоступных участках лучше поставить кран с удлиненным штоком.
• Необходимость регулирования расхода. Для точной регулировки подходят пробковые, игольчатые краны. Для простого закрытия/открытия – шаровые.

С установкой муфтовых кранов на трубы с резьбой справится и домашний мастер. А вот сварку или монтаж фланцевых соединений лучше поручить профессионалам.

Затворы

Затвор – это тип трубопроводной арматуры, в которой запирающий элемент (диск, поворотная заслонка) перемещается вокруг своей оси, перпендикулярной направлению потока рабочей среды. В отличие от задвижек и кранов, затворы имеют меньшие габариты, массу и время срабатывания.

Конструктивно затвор состоит из корпуса с проходным отверстием, внутри которого находится подвижный диск. Диск крепится к валу, который выводится наружу корпуса. При повороте вала диск перекрывает (открывает) проход. Герметичность перекрытия обеспечивается эластичным уплотнением на диске или в корпусе.

Управление затвором осуществляется ручным рычагом, редуктором или электроприводом. Затворы больших диаметров снабжают обводным (байпасным) краном для выравнивания давления.

По конструкции затворы делятся на:

• Дисковые – запорный орган в виде диска, который при повороте на 90° перекрывает проход. Диск имеет форму линзы или двояковыпуклую форму для лучшего обтекания. Широко применяются на трубопроводах большого диаметра (50-2400 мм).
• Поворотные (заслонки) – запорный орган в виде плоской или профилированной пластины, которая поворачивается вокруг своей оси. Угол поворота – 90°. Имеют очень малую строительную длину, устанавливаются между фланцами. Диаметр – 25-600 мм.
• Мембранные – диск заменен эластичной (резиновой) мембраной, которая деформируется и перекрывает поток. Ход штока составляет всего 20-30% диаметра. Применяются для вязких, загрязненных сред, пульп. Диаметр – 15-400 мм.

Корпус и диск затвора изготавливают из:

• Серого чугуна (СЧ20) – для неагрессивных водных сред при температуре до 80°С и давлении до 1,6 МПа. Недорогой материал, но подвержен коррозии.
• Высокопрочного чугуна (ВЧ40, ВЧ50) – более прочный и долговечный, чем СЧ. Покрывается защитным слоем. Температура до 150°С, давление до 2,5 МПа.
• Углеродистой стали (20, 25Л) – для высоких давлений (до 4 МПа) и температур (до 450°С). Требует антикоррозионного покрытия.
• Нержавеющей стали (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т) – для химически активных, пищевых сред. Температура – до 550°С, давление – до 6,3 МПа. Наиболее дорогой материал.

Уплотнительные кольца на диске или в корпусе обычно выполняют из эластомеров – EPDM, Viton, бутадиен-нитрильный каучук NBR. Они обеспечивают мягкое и плотное закрытие затвора без пролива среды.

Вал и все подвижные элементы делают из нержавеющих сталей (AISI 304, 316, 431) для предотвращения заедания.

В системах водоснабжения затворы применяются на магистральных трубопроводах большого диаметра (от 300 мм) в качестве запорно-регулирующей арматуры. Они позволяют быстро отсечь аварийный участок, направить поток по обводной линии, сбросить излишки воды. Поворотные затворы ставят на вводах в здания, на обводных линиях насосов, на линиях заполнения и опорожнения резервуаров. Компактность, простота и дешевизна – их главные плюсы.

Мембранные затворы хорошо подходят для загрязненных вод, сточных вод, абразивных сред. Их применяют на очистных сооружениях, КНС, в оборотном водоснабжении. Мембрана из специальной резины надежно изолирует штоку и уплотнения от контакта с агрессивной средой.

При выборе затвора для системы водоснабжения нужно учитывать:

• Параметры трубопровода – диаметр, давление, температуру, среду. Затвор должен им полностью соответствовать.
• Назначение – если нужно частое открытие/закрытие, то подойдет поворотный затвор. Для постоянного регулирования расхода лучше дисковый. Для грязной воды – мембранный.
• Материал корпуса и уплотнений. Для водопровода можно применять чугун, сталь, EPDM. Для агрессивных сред обязательна нержавейка и специальная резина.
• Тип присоединения – между фланцами или с помощью патрубков под приварку. Фланцевые проще монтировать и демонтировать.
• Управление – ручное или с электроприводом. Редуктор и привод необходимы для затворов диаметром более 200-300 мм.
• Наличие обвода (байпаса) для выравнивания давлений. Принципиально для затворов Ду 400 мм и более во избежание гидроударов.

Клапаны

Клапан – это тип трубопроводной арматуры, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды. В отличие от задвижек, в клапанах запорный орган находится всегда в потоке и имеет форму диска, конуса или шара.

Конструктивно клапан состоит из корпуса с седлом, запорного элемента (затвора) и крышки с направляющей втулкой. Затвор перемещается через седло с помощью штока или шпинделя, к которому присоединена рукоятка, маховик или привод.

Клапаны действуют только в одном направлении – они пропускают поток только в сторону открытия затвора. В закрытом положении затвор плотно прижимается к седлу и перекрывает поток.

По назначению клапаны делятся на:

• Запорные (вентили) – служат для полного открытия или закрытия потока. Имеют затвор в виде диска или конуса, который садится на седло. Часто снабжаются сальниковым уплотнением штока.
• Обратные (check valve) – пропускают поток только в одном направлении, а в обратном – автоматически закрываются под действием обратного потока и перепада давления. Затвор выполнен в виде диска на шарнире или шара. Защищают насосы и другое оборудование от обратного тока воды.
• Предохранительные (safety valve) – автоматически открываются и сбрасывают избыточное давление в системе во избежание аварий. Затвор удерживается в закрытом положении пружиной, которая настраивается на определенное давление срабатывания.
• Редукционные – снижают и поддерживают постоянное давление в системе после себя. Регулируют давление с помощью подвижного золотника и настроечной пружины.
• Дыхательные – защищают резервуары от разрежения (вакуума) и чрезмерного повышения давления газовой среды. Устанавливаются на крышках емкостей.

Корпус и затвор клапанов изготавливают из различных материалов в зависимости от параметров среды:

• Латунь – для бытового холодного и горячего водоснабжения, сжатого воздуха. Ду 15-50 мм, Ру 1,6 МПа, Т до 120°С.
• Бронза – для морской воды, пара, газа. Имеет высокую прочность и коррозионную стойкость. Ду 10-100 мм, Ру 6,4 МПа, Т до 250°С.
• Чугун – для холодной и горячей воды, пара низкого давления. Самый дешевый материал.
• Углеродистая сталь – для горячей воды, пара, нефтепродуктов. Ду 6-150 мм, Ру 4,0 МПа, Т до 450°С.
• Нержавеющая сталь – для агрессивных сред, высоких давлений и температур. Ду 6-400 мм, Ру 10-25 МПа, Т до 550°С.

Уплотнительные поверхности затвора и седла обычно наплавляют износостойкими материалами – нержавеющей сталью, стеллитом. Это повышает срок службы клапана.

В качестве привода в клапанах могут использоваться:

• Ручной привод (маховик, рукоятка) – для клапанов малых диаметров (Ду < 50 мм) и невысоких давлений (Ру < 2,5 МПа).
• Электропривод – для клапанов больших диаметров (Ду > 100 мм) и высоких давлений (Ру > 10 МПа). Позволяет быстро и точно регулировать поток.
• Пневмо- и гидропривод – для клапанов на газовых и нефтяных магистралях с дистанционным управлением.

В системах водоснабжения клапаны применяются для различных целей. Запорные клапаны (вентили) используют для перекрытия потока воды на ответвлениях от стояков, на вводе в квартиры и нежилые помещения. Удобны для установки на трубах малого диаметра (до 50 мм).Обратные клапаны ставят на входе и выходе насосов, чтобы вода не сливалась обратно и не заливала насос. Также применяют на вводах в здания для предотвращения обратного тока воды.

Предохранительные клапаны используют в составе насосных станций и установок повышения давления, чтобы сбросить воду при превышении допустимого давления и защитить систему от гидроударов. Редукционные клапаны снижают и стабилизируют давление воды после себя. Их ставят на вводах в здания при высоком давлении в наружных сетях. Дыхательные клапаны монтируют на водонапорных башнях, резервуарах чистой воды, гидропневмобаках, чтобы защитить их от разрежения и избыточного давления воздуха.

При подборе клапанов для систем водоснабжения нужно учитывать:

• Рабочие параметры (Ду, Ру, Т) – должны соответствовать параметрам трубопровода и протекающей воды.
• Назначение – запорное, обратное, предохранительное, редукционное, дыхательное. От этого зависит тип затвора, привода, материалы.
• Способ присоединения – муфтовое (внутренняя резьба), фланцевое, под приварку. Муфтовые ставят на малых диаметрах, фланцевые и приварные – на больших.
• Удобство монтажа и обслуживания – компактность, доступность for осмотра и ремонта.
• Надежность конструкции и материалов – наличие уплотнений, защитных покрытий, износостойких наплавок на затворе и седле.

Монтаж клапанов выполняют с учетом направления потока (указано стрелкой на корпусе), положения (горизонтальное, вертикальное), технологических зазоров для обслуживания. При установке резьбовых клапанов нужно использовать ФУМ-ленту или пасту для герметизации соединений.