Задвижка: технические характеристики и конструктивные конфигурации

Задвижка - это многооборотная промышленная запорная арматура, изготовленная из литого или кованого корпуса, воспринимающего давление, с затвором или клином, штоком, седлами, крышкой и системой уплотнения штока. Вращательное движение от маховика, редуктора или привода преобразуется через резьбовой шток в линейное перемещение затвора: затвор поднимается из пути потока, открывая линию, и возвращается между седлами, перекрывая её. Поскольку запирающий элемент при полном открытии выводится в основном из проходного сечения, правильно выбранная задвижка обеспечивает относительно беспрепятственный путь потока и низкие потери давления по сравнению с арматурой, оставляющей запирающий элемент в потоке.

Промышленные стальные задвижки выбираются по классу давления, конструкции затвора, исполнению корпуса, схеме штока и крышки, системе уплотнения, материалам, концевому соединению, рабочей температуре, среде и способу приведения в действие. Конфигурации клиновых, шиберных, литых и кованых задвижек подбираются под требуемые трубопроводные или технологические условия, чтобы герметичность контура давления, уплотнение при перекрытии, усилие управления и срок службы оставались подходящими для заданной функции.

Задвижка: технические характеристики и конструктивные конфигурации

Промышленные задвижки можно классифицировать несколькими способами. Эти классификации не следует смешивать в один общий список «типов», поскольку каждая описывает другую часть конструкции задвижки.

Основание классификации	Основные варианты	Что оно изменяет
Конструкция затвора	Клиновой, шиберный, расширяющийся	Механизм уплотнения, полость корпуса и пригодность для трубопроводной эксплуатации
Изготовление корпуса	Литая сталь, кованая сталь	Доступная геометрия, диапазон размеров и метод изготовления
Конструкция штока	Выдвижной шток, невыдвижной шток	Индикация положения, монтажная высота и схема штока и резьбы
Крышка	Крышка на болтах, крышка с самоуплотнением давлением	Уплотнение корпус-крышка и пригодность для работы при давлении и температуре
Концевое соединение	Фланцевое, приварное встык; резьбовое или под приварку в раструб на соответствующих компактных задвижках	Подключение к трубопроводу и метод монтажа и обслуживания
Система материалов	Углеродистая, низкотемпературная, легированная или нержавеющая сталь с заданным внутренним наполнением (trim)	Диапазон давления и температуры и совместимость со средой
Управление	Маховик, редуктор или привод	Усилие управления, автоматизация и требования дистанционного управления

Типовые диапазоны размеров и классов у них различаются, поэтому фактическая комбинация «размер × класс × материал × концевое соединение» всегда должна подтверждаться, а не выводиться из максимального диапазона семейства.

Как работает задвижка

Задвижка открывает и закрывает трубопровод, преобразуя вращательное движение от маховика, редуктора или привода в линейное перемещение затвора через шток.

Открытие: при работе штока затвор поднимается от колец седел и постепенно освобождает проходное сечение. В полностью открытом положении затвор в основном выведен из прохода, обеспечивая прямой путь потока с относительно низким сопротивлением.

Закрытие: затвор перемещается вниз между кольцами седел до контакта уплотняющих поверхностей. В клиновой задвижке сужающийся клин создаёт уплотняющий контакт с ответными поверхностями седел в конце хода закрытия. В шиберной задвижке плоский затвор перемещается между противоположными кольцами седел, изолируя верхнюю и нижнюю по потоку стороны.

Герметизация давлением: после закрытия давление линии действует на затвор и седла. Конструкция затвора, контакт с седлом, нагрузка на шток и перепад давления поэтому влияют как на герметичность, так и на усилие управления.

Задвижки в основном предназначены для работы в полностью открытом или полностью закрытом положении. Непрерывная работа в частично открытом положении может концентрировать поток вокруг затвора и седел, увеличивая вибрацию, эрозию и износ уплотняющих поверхностей.

Детали задвижки и их функции

Механизм управления - лишь одна часть конструкции. Каждый основной компонент отвечает за отдельное инженерное требование.Этот поэлементный подход особенно важен для промышленной задвижки, потому что указание только «задвижка из углеродистой стали» не определяет внутреннее наполнение, поверхность седла, шток, набивку или соединение крышки, которые фактически определяют, подходит ли задвижка для данной среды.

Типы задвижек по конструктивному исполнению

Клиновая задвижка

Клиновая задвижка использует сужающийся запирающий элемент, перемещающийся между наклонными уплотняющими поверхностями. Геометрия клина позволяет развивать уплотняющую нагрузку по мере приближения задвижки к закрытому положению. Промышленные конструкции могут использовать цельный или гибкий клин в зависимости от конструктивных и эксплуатационных требований.

Гибкий клин может компенсировать ограниченные изменения соосности уплотнения, вызванные температурой или конструктивной деформацией, сохраняя контакт между клином и поверхностями седел. Предоставленная справочная информация по литым задвижкам также указывает обработанные и притёртые уплотняющие поверхности и варианты седел с наплавкой или из коррозионностойких материалов как важные части системы уплотнения.

Клиновые задвижки хорошо подходят для отсечения в технологических и заводских трубопроводах, но их не следует автоматически называть пригодными для пропуска очистного поршня. SLB отличает клиновые конструкции от сквозных шиберных или расширяющихся конструкций, поскольку внутренняя геометрия корпуса и схема затвора у них различны.

Шиберная задвижка

Шиберная задвижка использует один плоский затвор, перемещающийся между двумя кольцами седел. Сквозные версии могут сохранять непрерывный проход при полном открытии, что делает эту конструкцию особенно актуальной для отсечения трубопроводов, где непрерывность прохода и пропуск очистного поршня являются требованиями проекта. Фактическая пригодность для пропуска очистного поршня всё равно должна подтверждаться по проходу задвижки и геометрии подключённого трубопровода.

Предоставленные технические данные также выделяют шиберные задвижки в отдельное семейство стальной арматуры, а не как вариант клиновой задвижки по API 600, что подтверждает необходимость выбора их по функции трубопровода, а не только по номинальному размеру.

Литая стальная задвижка

Литая стальная задвижка использует литой корпус, воспринимающий давление, что позволяет получать относительно сложную геометрию корпуса и широкий набор промышленных конфигураций задвижек. API 600 является ключевым отраслевым стандартом для стальных задвижек с крышкой на болтах и фланцевыми или приварными встык концами.

Могут рассматриваться варианты из углеродистой стали, низкотемпературной стали, легированной или нержавеющей стали в зависимости от применимого стандарта на изделие и требований эксплуатации. Выбор материала корпуса должен быть согласован со штоком, клином, седлами, набивкой, крепежом и требуемой характеристикой давления и температуры, а не рассматриваться как изолированная спецификация.

Кованая стальная задвижка

Кованая стальная задвижка обычно применяется там, где требуется компактная стальная арматура, особенно в малых номинальных размерах и при требовательных условиях по давлению. API 602 конкретно охватывает задвижки, вентили и обратные клапаны при DN 100 / NPS 4 и меньше для нефтяной и газовой промышленности.

Предоставленный продуктовый материал также показывает кованые задвижки с фланцевыми, приварными встык, резьбовыми и раструбными вариантами соединений в зависимости от конфигурации. Эти варианты следует рассматривать как возможности семейства, а не как доказательство того, что каждое концевое соединение доступно для каждого класса давления.

Конструкция штока и крышки задвижки

Конструкция штока определяет, как передаётся движение затвора и сколько монтажного пространства требует задвижка. Задвижка с выдвижным штоком поднимает шток вместе с затвором, обеспечивая видимую индикацию положения, но требует дополнительного вертикального зазора. Невыдвижной шток сохраняет более компактную рабочую высоту, в то время как затвор перемещается вдоль резьбового штока, что полезно там, где монтажное пространство ограничено.

Конструкция крышки образует верхнюю границу давления задвижки. Конструкции с крышкой на болтах используют болтовое соединение корпус-крышка и распространены в промышленных стальных задвижках. Крышки с самоуплотнением давлением используют давление линии для усиления уплотнения крышки и рассматриваются для работы при повышенных давлении и температуре.

Скачать: Gate Valve Design Structure and Operating Mechanism Guide.pdf

Задвижка API 600 и применимые стандарты

Для промышленной стальной задвижки пакет стандартов контролирует разные части изделия, а не действует как один универсальный сертификат.

Стандарт	Основная область применения
API 600	Стальные задвижки с фланцевыми или приварными встык концами и крышкой на болтах
API 602	Компактные задвижки, вентили и обратные клапаны DN 100 / NPS 4 и меньше для нефтяной и газовой отрасли
API 603	Коррозионностойкие задвижки с крышкой на болтах
API 6D	Трубопроводная и технологическая арматура, включая соответствующие конфигурации задвижек
API 598	Контроль и испытания арматуры
ASME B16.34	Характеристики давления и температуры, материалы, размеры, НК, испытания и маркировка для соответствующей арматуры
ASME B16.10	Размеры «лицо-к-лицу» и «конец-в-конец»

API в настоящее время выделяет эти стандарты на задвижки отдельно, а ASME B16.34 охватывает характеристики давления и температуры и другие конструктивные требования для литых, кованых и сварных арматур с фланцевыми, резьбовыми и приварными концами. ASME B16.10 обеспечивает размерную взаимозаменяемость по типу арматуры, размеру, классу и концевому соединению.

Задвижка против шарового крана

Задвижки и шаровые краны оба используются для отсечения трубопровода, но достигают перекрытия разными запирающими механизмами. Задвижка перемещает затвор линейно в проходное сечение или из него, а шаровой кран поворачивает шар со сквозным отверстием на 90°. Эти конструктивные различия влияют на скорость срабатывания, путь потока, привод и условия, для которых лучше подходит каждая арматура.

Критерий выбора	Задвижка	Шаровой кран
Движение запирания	Линейное перемещение затвора	Поворот шара на 90°
Управление	Многооборотное	Четвертьоборотное
Путь потока при полном открытии	Затвор выводится из основного проходного сечения	Отверстие шара совмещается с трубопроводом
Скорость срабатывания	Медленнее, так как требуется несколько оборотов штока	Быстрее - четвертьоборотное срабатывание
Основное назначение	Отсечение при полном открытии или полном закрытии	Отсечение и быстрое перекрытие
Гидравлическое сопротивление	Низкое при полностью выведенном затворе	Низкое при правильно подобранной полнопроходной конструкции
Возможность пропуска очистного поршня	Зависит от конструкции затвора и корпуса; сквозные конструкции могут подходить	Зависит от фактического прохода крана и прохода трубопровода
Основные факторы выбора	Конструкция затвора, шток, крышка, седла и условия эксплуатации	Опора шара, проход, система седел, крутящий момент и условия эксплуатации

Задвижка обычно предпочтительнее там, где арматура остаётся полностью открытой в течение длительного времени и важны чистый путь потока и низкое сопротивление. Шаровой кран часто выбирается там, где требуются быстрое перекрытие, частая эксплуатация или автоматизированное четвертьоборотное управление. Для любой конструкции окончательный выбор должен учитывать перепад давления, температуру, среду, частоту срабатываний, требования к герметичности, конфигурацию прохода и требования к приводу, а не только номинальный размер.

Материалы задвижек и выбор внутреннего наполнения

Корпус, воспринимающий давление, - лишь первое решение по материалам. Полная ведомость материалов должна охватывать:

• материал корпуса и крышки;
• материал затвора или клина;
• марку штока;
• материал колец седел и уплотняющих поверхностей;
• систему набивки и прокладок;
• крепёж;
• любую наплавку или коррозионностойкое покрытие, требуемое условиями эксплуатации.

Углеродистая сталь обычно рассматривается для общего применения с углеводородами и в технологических средах, тогда как низкотемпературные, легированные и нержавеющие варианты могут потребоваться при изменении температуры или коррозионных условий. Материалы седел и штока затем должны подбираться под корпус, среду и условия эксплуатации, а не выбираться независимо.

Для работы при высокой температуре, в коррозионной или эрозионной среде уплотняющим поверхностям следует уделять особое внимание, поскольку приемлемый материал корпуса не гарантирует подходящую работоспособность внутреннего наполнения.

Как выбрать задвижку для проекта

Выбор задвижки должен начинаться с фактических условий эксплуатации линии. Основные проверки:

1. Назначение линии и среда: подтвердите, используется ли задвижка для отсечения трубопровода, технологического перекрытия или работы при высокой температуре, а также состав среды и наличие твёрдых частиц или коррозионных компонентов.
2. Размер и класс давления: согласуйте номинальный размер и класс давления с трубопроводной системой и применимым стандартом проектирования, например API 600, API 602 или API 6D, где это уместно.
3. Конструкция затвора и корпуса: выберите клиновой, шиберный или другой подходящий затвор, затем определите литое или кованое исполнение корпуса по размеру, давлению и требованиям эксплуатации.
4. Материалы и уплотняющие поверхности: укажите материалы корпуса, затвора, штока, седел и внутреннего наполнения, набивки и крепежа в соответствии с рабочей температурой, коррозионными условиями и требуемой герметичностью.
5. Соединение и управление: подтвердите фланцевые или приварные встык концы, конфигурацию штока и крышки, а также требуется ли управление маховиком, редуктором или приводом.

Перед выпуском спецификация задвижки должна также определять контроль, испытания давлением, сертификаты на материалы и требуемую проектную документацию. Это предотвращает ситуацию, когда задвижка соответствует только размеру и классу, а конструкция затвора, внутреннее наполнение или схема управления остаются неподходящими для фактических условий эксплуатации.

Изготовление и контроль качества

Качество изготовления контролируется в нескольких точках, а не только финальным испытанием давлением.

Типовые виды контроля включают идентификацию и прослеживаемость материалов, состояние литья или поковки, обработку контура давления, размеры штока и резьбы, подготовку поверхностей клина и седел, сборку корпуса с крышкой, монтаж набивки, функциональную работу, испытания корпуса и седел давлением, маркировку и документацию выпуска.

Для соответствующей стальной арматуры ASME B16.34 включает требования к материалам, размерам, неразрушающему контролю, испытаниям и маркировке, а API 598 специально используется для контроля и испытаний арматуры. Точные испытательные давления, критерии приёмки и объём неразрушающего контроля должны следовать заданному стандарту и ITP проекта, а не применяться как одно универсальное значение для каждой конфигурации задвижки.

Скачать: Gate Valve Standards Materials Selection and Project Release Guide.pdf

Применение промышленных задвижек

Запорное отсечение трубопровода: сквозные или шиберные конструкции могут рассматриваться там, где линии нужен открытый проход с низким сопротивлением и, где требуется, подтверждённая непрерывность для пропуска очистного поршня.

Нефтеперерабатывающие и технологические трубопроводы: литые или кованые стальные задвижки обеспечивают двухпозиционное отсечение на технологических линиях, которые обычно остаются полностью открытыми или полностью закрытыми в течение длительных периодов эксплуатации.

Системы высокого давления и высокой температуры: легированные материалы и крышки с самоуплотнением давлением могут оцениваться там, где рабочее давление и температура превышают практический диапазон обычных конфигураций.

Отсечение при заводском обслуживании: фланцевые или приварные встык задвижки могут изолировать технологическое оборудование или участки трубопроводов при остановке, контроле и замене оборудования.

Применение всегда должно увязываться с давлением, температурой, средой, частотой циклов и требованиями к герметичности, а не выбираться только по названию отрасли.

Поставка задвижек GNEE и поддержка проектов

GNEE поставляет промышленные задвижки в литом и кованом стальном исполнении, включая клиновые и шиберные конфигурации, с фланцевыми или приварными встык концами и ручным, редукторным или приводным управлением в соответствии с требованиями проекта.

Наша поддержка охватывает конфигурацию арматуры, выбор материалов и внутреннего наполнения, согласование класса давления, концевые соединения, привод, требования к контролю и документацию. Каждый заказ проверяется по заданным условиям эксплуатации, чтобы окончательная конфигурация задвижки соответствовала функции трубопровода или технологической установки.

FAQ

Вопрос: Что такое задвижка API 600? Ответ: API 600 охватывает стальные задвижки с крышкой на болтах и фланцевыми или приварными встык концами и определяет требования к конструкции промышленных стальных задвижек.

Вопрос: Можно ли использовать задвижку для дросселирования? Ответ: Обычные задвижки предназначены в основном для отсечения при полном открытии или полном закрытии. Частичное открытие может подвергать затвор и седла воздействию нестабильного высокоскоростного потока, вибрации и эрозии.

Вопрос: В чём разница между клиновой и шиберной задвижкой? Ответ: Клиновая задвижка прижимает сужающийся клин к наклонным уплотняющим поверхностям, а шиберная перемещает плоский затвор между кольцами седел. Сквозные шиберные конструкции могут выбираться там, где важна непрерывность прохода трубопровода.

Вопрос: Какая информация нужна для заказа промышленной задвижки? Ответ: Укажите размер, класс давления, стандарт проектирования, материалы корпуса и внутреннего наполнения, тип затвора, конструкцию штока и крышки, концевое соединение, температуру, среду, привод и требуемый объём контроля и документации.

Запросить цену сейчас!