Задвижки с электроприводом: устройство, виды, применение и обслуживание

Задвижка - один из ключевых видов запорной арматуры, применяющейся в любых трубопроводных системах. Современные стандарты работы таких систем требуют высокой степени автоматизации, с снабженные электронных механизмом задвижки позволяют автоматизировать процессы, минимизируя человеческий фактор и повышая безопасность эксплуатации.

Что такое задвижка с электроприводом и зачем она нужна?

Задвижки с электроприводом представляют собой вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматического или дистанционного перекрытия потока рабочей среды. Управление такими задвижками осуществляется с помощью электронного блока.

Основное назначение и принцип работы

Электрозадвижки обеспечивают оперативную регулировку потока жидкости или газа, управляемую вручную с панели управления или дистанционно с помощью пульта. Их применение особенно актуально на промышленных линиях и в труднодоступных местах. Кроме того, они незаменимы в зонах, где присутствие человека связано с потенциальным риском для здоровья или жизни, например, в условиях высоких температур. Электропривод также используется в арматурных устройствах, интегрированных в автоматизированные трубопроводные сети и системы диспетчеризации.

Преимущества и недостатки

Использование задвижек с электроприводом значительно повышает эффективность систем за счет точного и оперативного управления потоками. Автоматизация позволяет оптимизировать потребление энергии и других ресурсов, снижая потери и износ оборудования. Важным преимуществом является повышение безопасности, так как уменьшается необходимость в непосредственном участии человека в потенциально опасных ситуациях. Эксплуатация таких систем становится более удобной, особенно в крупных инфраструктурных проектах и на промышленных объектах. Ключевым недостатком является зависимость от стабильного электроснабжения и, как следствие, повышенные требования к электробезопасности участка трубопровода и окружающего пространства.

Устройство и принцип действия задвижки с электроприводом

Регулирующий клапан с электроприводом функционирует достаточно просто: электропривод управляется электрическим сигналом, поступающим от системы управления. Этот сигнал может быть сгенерирован термостатом, датчиком давления или другим устройством, контролирующим параметры системы.

Конструкция и ключевые элементы

Электропривод – это сложный электромеханический узел, как правило, включающий в себя электрическую силовую часть (соленоид или электродвигатель), систему преобразования вращения и крутящего момента (редуктор), электронный блок и набор датчиков и выключателей. Датчики контролируют положение затвора и, в зависимости от заданных параметров, подают сигнал на включение или выключение двигателя.

Работа электропривода основана на передаче механического усилия от электродвигателя к запирающему элементу, перекрывающему проходное сечение трубопровода. В качестве таких элементов могут выступать различные виды запорной арматуры, такие как штоки, клиновые и шиберные задвижки, запорные и регулирующие клапаны, дисковые затворы и шаровые краны. Поступательное или вращательное движение привода преобразуется редуктором и передается запорному элементу арматуры.

Задвижки с электроприводом могут быть с выдвижным шпинделем или неподвижным

Наличие электронного блока управления позволяет точно устанавливать клапан в любое заданное положение. Электронный блок также контролирует потребляемую мощность, крутящий момент и положение заслонки. Эти параметры позволяют с высокой точностью определять состояние запирающих элементов и самого электропривода, а также своевременно информировать обслуживающий персонал о возникновении нештатных ситуаций.

Типы электрических приводов

Однооборотные (частичные поворотные) — обеспечивают перемещение запорного органа арматуры посредством одного оборота вала электромотора. Применяются преимущественно там, где полный ход штока ограничен углом поворота в 90°, обеспечивая герметичное закрытие или открывание потока среды.

Многооборотные — оснащены валом, совершающим несколько полных вращений за один рабочий цикл. Используются на трубопроводной арматуре типа задвижек и иных устройствах, гарантируют точное и плавное движение запирающих элементов, обеспечивающих надежное регулирование процесса прохождения рабочей среды.

Схема и обозначение на чертежах

Для обозначения функциональности регулирующего клапана применяется баллонная система маркировки, в которой первая буква указывает на параметр, контролируемый клапаном. Например, "F" означает поток, "T" - температуру, "L" - уровень, "P" - давление, а "H" - ручное управление. Вторая буква, как правило, "С", указывает на то, что клапан является регулятором или активным компонентом. Третья буква, "V", обозначает, что данный элемент оборудования представляет собой клапан.

На чертежах задвижка обозначается следующим символом:

Виды и технические характеристики

Для обеспечения технологических потребностей различных отраслей, где применяется трубопроводная арматура, задвижки выпускаются с разными техническими характеристиками и разного назначения. Они различаются по:

конструкции;
типу привода;
материалу изготовления;
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.

Основные типы задвижек

Задвижки с электрическим приводом классифицируются по типу конструкции затвора следующим образом:

Клиновые задвижки

Наиболее распространенный вид запорной арматуры данной группы. Отличительной особенностью является форма затвора в виде клина, чьи поверхности параллельны плоскостям седел корпуса. Опускаясь в закрытое положение, клин надежно прилегает к седлам, обеспечивая полную герметичность прохода. Поднимаясь, он освобождает путь для рабочего потока. Преимущества клиновых задвижек с электроприводом включают высокую герметичность закрытия, возможность работы при повышенных давлениях среды и компактную длину изделия. К недостаткам относятся большая высота конструкции, длительное время циклов открывания/закрывания, а также чувствительность к загрязнениям среды, поскольку частицы загрязнений могут нарушить герметичность затвора и привести к аварийной ситуации. Задвижки с обрезиненным клином с электроприводом подвержены влиянию среды чуть меньше.

Дисковые (шиберные) задвижки

Затвор такого типа представлен металлическим диском, перемещающимся вертикально относительно оси потока среды. Электропривод поворачивает шток, заставляя диск подниматься или опускаться, соответственно разрешая или запрещая прохождение среды. Особенность дискового затвора заключается в возможности использования с загрязнёнными жидкостями, такими как сточные воды, канализационные потоки и технологические растворы с твёрдыми включениями. Однако такая конструкция характеризуется низкой степенью герметизации, поэтому не подходит для магистралей с жёсткими требованиями по плотности соединений. Кроме того, рабочие характеристики ограничены максимальным рабочим давлением до 1,6 МПа.

Параллельные задвижки

Эти задвижки имеют затвор, состоящий из пары дисков, расположенных параллельно друг другу и плоскостям седел. Плотное примыкание дисков к уплотнениям обеспечивается специальной конструкцией с использованием грибовидного клина или пружинного прижима. Параллельная конструкция сочетает преимущества дисковых задвижек, сохраняя способность пропускать загрязнённые среды, но одновременно повышая герметичность и устойчивость к высокому давлению среды. Тем не менее, частые операции открывания и закрывания приводят к ускоренному износу уплотнителей, поэтому такие задвижки оптимально применять при редких изменениях состояния магистрали.

Материалы изготовления (чугун, сталь и др.)

Задвижки для трубопроводов чаще всего производят из чугуна и стали.

Чугунные задвижки

Корпус чугунных задвижек выполняют из качественного чугуна различных типов:

Высокопрочный (ВЧ): содержит сфероидизированный графит, улучшая прочность и износостойкость.

Серый (СЧ): обладает волокнистыми включениями графита, хорошими литейными характеристиками.

Ковкий (КЧ): мягкий, химически устойчивый материал.

Изготовление осуществляется путем литья, после чего применяется защитное эпоксидное покрытие. Задвижки используются на трубопроводах с нейтральными или слабоагрессивными средами, часто устанавливаются в водоснабжении, отоплении и противопожарных системах.

Присоединяют чугунные задвижки обычно фланцами или муфтами, сваривать их нельзя. Рабочий диапазон фланцевой задвижки с электроприводом из чугуна ограничен температурой до +225°С и давлением до 16 бар.

Основные достоинства чугунных задвижек с электроприводом: невысокая стоимость, долговечность, низкое гидравлическое сопротивление, работа с вязкими веществами. Из недостатков — значительная масса, хрупкость, невозможность применения при высоких давлениях и агрессивных средах.

Стальные задвижки

Обычно используют следующие марки сталей:

Ст. 20: прочная, долговечная сталь, выдерживает воздействие жидкостей и пара при высоких температурах.

09Г2С: легированный состав, высокая прочность и хорошая морозоустойчивость.

20Юч: специальная марка для опасных, токсичных и агрессивных рабочих сред.

12Х18Н10Т: нержавеющая сталь, сохраняет свойства при нагреве до +350°С.

Крепление стальных задвижек возможно фланцем, муфтой или сваркой.

Преимущества стальных задвижек с электроприводом заключаются в способности выдерживать большие внутренние давления, устойчивости к гидроударам, совместимости с агрессивными средами и широкой температурной выносливостью (-40...+565°С, давление до 250 бар).

Недостатком являются более высокая стоимость и меньшая коррозионная стойкость по сравнению с чугунными аналогами.

Класс герметичности, давление, температура эксплуатации

Класс герметичности запорной арматуры определяется согласно стандарту ГОСТ 9544-2015 или технической документации производителя конкретного изделия. Наличие различных классов герметичности обусловлено тем, что высокие требования к герметичности влияют не только на возможность ремонта и срок службы трубопровода, но и на стоимость самого изделия. Класс герметичности устанавливается в результате испытаний, в зависимости от объема протечек через полностью закрытую арматуру, начиная с класса "А", при котором видимые протечки отсутствуют, и заканчивая классами "В", "С", "D" и "D1", определяющими допустимые максимальные значения протечек.

Российские и импортные стандарты (ГОСТ, ТУ)

Маркировка задвижек на трубопроводах выполняется в соответствии с едиными правилами, применимыми ко всем типам арматуры. Это обеспечивает возможность расшифровки маркировки задвижек по ГОСТ для любого покупателя или инженера, занимающегося комплектацией, проектированием или монтажом трубопроводной системы. Требования к маркировке задвижек устанавливаются ГОСТ 4666-2015, который регламентирует содержание маркировки, буквенные и цифровые обозначения, а также их значения.

Как выбрать задвижку с электроприводом?

При выборе задвижек необходимо учитывать параметры трубопровода, на который они будут установлены, а также условия эксплуатации в помещении, включая давление, влажность, температуру и другие факторы.

Критерии выбора: параметры трубопровода, мощность привода

Установка арматуры с электроприводом целесообразна при условном проходе от 50 мм и выше. При таких диаметрах величина рабочего давления может быть значительной, что затрудняет ручное управление арматурой и требует повышенных физических усилий. Производительность задвижек с электроприводом практически не зависит от диаметра трубы, что обеспечивает удобное управление потоком рабочей среды. Кроме того, использование этих устройств рекомендуется в местах с затрудненным доступом, где ручное управление затруднено. Обводные задвижки с электроприводом также будут незаменимым решением для обводных трубопроводов, которые в случае нештатной ситуации потребуется запустить как можно быстрее.

Сравнение популярных моделей

Для примера рассмотрим две популярные модели задвижек: 30с41нж и 30ч39р.

Корпус задвижки 30с41нж изготовлен из стали, а уплотнительные поверхности дисков клина и седел корпуса – из нержавеющей стали. Использование стали с повышенным содержанием хрома (до 30%) обеспечивает высокую износостойкость. Сплав содержит 0,5% титана, что увеличивает срок службы затвора.

Модель 30ч39р изготавливается из чугуна марок GGG40 и GGG50. Этот металл позволяет корпусным деталям задвижки выдерживать давление на разрыв до 370 МПа. В отличие от стальных изделий, она предназначена для работы исключительно в магистралях, транспортирующих горячую и холодную воду, а также пар.

Российские и зарубежные производители

Наиболее известные российские производители водопроводных задвижек:

«Завод Энергия» — один из крупнейших производителей трубопроводной арматуры в России, выпускает различные виды задвижек для водопроводов и теплосетей.

ООО «Авангард» — специализируется на производстве запорной арматуры высокого качества, включая чугунные и стальные задвижки для коммунальных сетей водоснабжения.

АО «Арматурный завод КМЗ» — известный производитель широкого спектра трубопроводной арматуры, включая высококачественные задвижки для городских и промышленных нужд.

ОАО «Энергозапчасть» — предприятие производит широкий ассортимент задвижек различных типов и размеров, используемых в системах отопления и водоснабжения.

Группа компаний «Русские машиностроительные технологии» («РМТ») — занимается производством трубной арматуры различного назначения, включая надежные конструкции задвижек для водных магистралей.

Из мировых производителей задвижек можно выделить следующие:

KSB (Германия). Крупнейший мировой производитель насосного оборудования и запорной арматуры, включая задвижки для водоснабжения и водоотведения.

Tyco Valves & Controls (Valflex) (США). Компания специализируется на производстве различных типов трубопроводной арматуры, включая высоконадежные задвижки.

Dresser Flow Solutions (Masoneilan) (США). Известна своими решениями для сложных условий эксплуатации, производит широкий ассортимент продукции, в том числе задвижки для трубопроводов.

Siemens Industrial Turbomachinery (Швеция). Предлагает комплексные инженерные решения, включая качественные задвижки и клапаны для водопроводных сетей.

Crane Valve Group (Великобритания). Один из крупнейших мировых производителей промышленной трубопроводной арматуры, предлагающий продукцию высокого качества, включая задвижки различного назначения.

Сферы применения электрозадвижек

Задвижки с электроприводом могут работать в разных рабочих средах - пар, вода, масло, нефтепродукты. При выборе того или иного агрегата нужно учитывать, для какой среды разработан конкретный механизм. Особо стойкие к внешним факторами и агрессивным средам задвижки выпускаются для нужд нефтегазовой отрасли и химической промышленности, способные выдерживать высокие температуры и особо коррозиеустойчивые – для нужд коммунального хозяйства (для теплосетей).

Монтаж и подключение

Этапы установки и наладки

Перед началом монтажа запорное устройство необходимо расконсервировать: снять заглушки, удалить излишки смазки и проверить его работоспособность. Важно убедиться, что условный диаметр и рабочее давление задвижки соответствуют параметрам трубопровода.

Задвижку можно устанавливать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Не рекомендуется монтаж штоком вниз, так как это может привести к скоплению грязи и шлама во внутренней камере и, как следствие, к заклиниванию шпинделя. Для задвижек с условным диаметром более 100 мм рекомендуется установка неподвижной опоры.

Чугунные задвижки чаще всего монтируются к трубопроводу с помощью фланцевого соединения. Муфтовое соединение используется реже. Для стальных задвижек обычно применяется соединение под приварку, однако в некоторых моделях также возможно использование фланцевого и муфтового соединения.

Схемы подключения и управления

После установки арматурного устройства производится подключение электропривода задвижки и сборка схемы управления в соответствии с прилагаемыми чертежами. Схема управления электрозадвижками включает в себя силовую часть, обеспечивающую электропитание двигателя, и автоматику, непосредственно управляющую работой привода. Средства автоматики принимают управляющие сигналы с выносного или местного пульта управления, а также с блокирующих и защитных устройств, обеспечивая интеграцию электропривода в общую систему автоматизации или диспетчеризации. Электрические компоненты и средства автоматики располагаются в защищенном шкафу, который устанавливается вблизи задвижки или на безопасном расстоянии от нее, особенно в условиях взрывоопасности.

Некоторые модели электроприводов для задвижки приводят конструкцию в два положения — открыто или закрыто. Но есть агрегаты, рассчитанные для работы в промежуточных положениях.

Автоматизация и настройка привода

После установки задвижки с электроприводом проводится проверка ее работоспособности. Контролируется функционирование запорного устройства и средств управления во всех режимах. Обязательной является проверка ручного дублирующего устройства, позволяющего управлять задвижкой при отсутствии электроснабжения. Кроме того, после монтажа проводятся комплексные гидравлические или пневматические испытания установленной арматуры в составе трубопровода.

Обслуживание и диагностика

Чтобы избежать дорогостоящей замены запорной арматуры, необходимо своевременно проводить диагностику и техническое обслуживание электропривода, что является разумным и экономически выгодным решением.

Регулярные проверки задвижек с электроприводом и контроль работоспособности

Задвижки с электроприводом, установленные на обводных линиях водомерных устройств, рекомендуется проверять не реже двух раз в год. Для линий водоснабжения систем пожаротушения периодичность проверок задвижек с электроприводом установлена законодательством Российской Федерации.

Типичные неисправности и способы их устранения

При подключении задвижек с электроприводом нередко допускаются ошибки, которые могут привести к нарушениям в работе. Рассмотрим наиболее распространенные из них:

Неправильный выбор оборудования.
Недостаточное уплотнение соединений.
Неправильное подключение к электросети.
Отсутствие проверки работоспособности после установки.

Инструкция по эксплуатации и ремонту

Капитальный ремонт электроприводов подразумевает комплекс работ, направленных на восстановление работоспособности и продление срока службы устройства. Процесс начинается с полной разборки агрегата на отдельные узлы и детали, за которой следует тщательная механическая очистка каждого компонента. Далее производится замена сильно изношенных элементов, включая шестерни, валы, двигатель, микровыключатели, корпус и другие запчасти. После замены необходимых компонентов электропривод собирается обратно, проверяется на специальном испытательном стенде с регулировкой чувствительности и точности срабатывания переключателей, фиксирующих конечные позиции и ограничения крутящего момента. Завершается процедура покраской агрегата и нанесением специального покрытия для консервации, что защищает оборудование от воздействия окружающей среды и продлевает ресурс.

Где купить и сколько стоит?

Средний ценовой диапазон

Диапазон цен на задвижки с электроприводом достаточно широк: в зависимости от материала изготовления, типа привода, покрытия и комплектации цены могут варьироваться от 60-75 тыс. рублей до 200-300 тыс. рублей и выше.

Надежные поставщики и производители

На российском рынке наибольшей популярностью у потребителей пользуется продукция компаний «Завод Энергия», «Арматурный завод КМЗ» и «Авангард». Из доступных в России изделий зарубежных компаний лидирует продукция немецкой KSB и американской Tyco Valves & Controls.

Заключение

Компания «Армкомплект» поставляет надежные и эффективные задвижки с электроприводом различных моделей, разработанные для широкого круга систем, где критически важна высокая герметичность и долговечность. Благодаря прочной позиции на рынке и партнерству с ведущими производителями мы поддерживаем широкий ассортимент продукции, включая арматуру больших диаметров, что позволяет оперативно и в полном объеме удовлетворять потребности наших клиентов. Мы работаем с заказчиками по всей России, независимо от региона. Свяжитесь с нами, чтобы получить подробную информацию о нашей продукции и условиях сотрудничества.