Как называется штурвал на задвижке
Устройство задвижки
Подписка на рассылку
Задвижки являются, пожалуй, одним из самых распространенных типов запорной арматуры. Они применяются в трубопроводах любого назначения – системах водоснабжения и канализации, газопроводах, нефтяных магистралях и гидроузлах. Задвижки обладают простой и надежной конструкцией, относительно низкой стоимостью, широким диапазоном рабочих температур и давления. Конструкция задвижки может отличаться в зависимости от условий эксплуатации и технических требований.
Как устроена задвижка
В общем случае все задвижки состоят из корпуса, который монтируется вразрез трубопровода и запорного элемента, передвигаемого вертикальным штоком. Затвор может иметь форму клина или плоской составной пластины, а корпус выполняется из чугуна, алюминия или стальных сплавов.
Наибольшее распространение в промышленности и коммунальном хозяйстве получили клиновые задвижки. В таких устройствах запор представляет собой жесткий, составной или упругий клин, в закрытом состоянии герметично прилегающий к уплотнительным седлам.
Устройство самой дешевой, чугунной задвижки, чаще всего предполагает жесткий клин, который перемещается винтовым штоком. Существенным недостатком такого узла является высокая вероятность заклинивания затвора по мере износа и низкая ремонтопригодность устройства. Проблема решается использованием составного клина, состоящего из двух жестко закрепленных между собой или подпружиненных пластин.
В отличие от клиновой, конструкция параллельной задвижки предусматривает использование шибера или плоского двухдискового затвора. Такие запорные узлы обеспечивают меньшую герметичность и чаще всего применяются в трубопроводах с односторонним движением среды. Шиберные задвижки способны эффективно отсекать вязкие или сильно загрязненные жидкости, что позволяет эксплуатировать их в канализационных системах и шламовых магистралях.
Конструкция ходового узла
Для перемещения затвора в задвижке применяется шпиндель на резьбовом соединении. Чаще всего он перемещается относительно гайки и толкает или вытягивает запорный элемент. Устройство задвижки может иметь и неподвижный шпиндель – в этом случае ходовая гайка и клин накручиваются на него внутри корпуса. Такая конструкция обладает меньшей строительной высотой, но не может быть установлена на трубопроводы с агрессивной средой, поскольку ходовой узел погружен в рабочую жидкость.
Большинство задвижек открываются и запираются вручную, однако существуют узлы оснащенные электрическим или пневмоприводом. Иногда конструкция задвижки имеет редуктор, призванный облегчить ход шпинделя. Выбор системы ходового узла задвижки зависит от условий эксплуатации и параметров трубопровода.
Что такое маховик задвижки и как его снять?
Как снять штурвал с задвижки
Задвижки обычно ставят на трубопроводных линиях ЖКХ, нефте- и газодобывающих и перерабатывающих предприятий. Любую запорную арматуру необходимо контролировать и обслуживать по ГОСТу. К сожалению, в хозяйственной сфере это происходит не так регулярно и тщательно, как предписано стандартом. Поэтому часты случаи заклинивания задвижек, прикипания гайки маховика, невозможности управления из-за порчи ржавчиной и известковыми и прочими отложениями, износом самого шпинделя, его соединения с дисками или клином арматуры, когда маховик проворачивается, не перекрывает поток, не до конца прижимает «щечки» и т.п. Рассмотрим основные способы, как снять штурвал с задвижки в случае неисправностей или текущей ревизии и ремонта узлов.
Устройство и принцип действия задвижек, виды маховиков
Что такое маховик задвижки или, как его иначе называют, штурвал? Маховик — это круглое или овальное колесо со спицами, которое служит для отпирания и запирания путем направленной на его круговое вращение силы рук. Суть его работы — преобразование вращательного движения в поступательное.
Производитель самостоятельно комплектует готовые задвижки подходящими штурвалами. При транспортировке их рекомендуется снимать. А при монтаже запрещено поднимать арматуру за колесо маховика и вообще весь узел управления.
Виды маховиков и их комплектующие показаны на рисунке:
Рис. 1 Таблица видов маховиков
Нужно отметить, что выбор оптимального вида штурвала для задвижки зависит от диаметра трубопровода: какие-то конструкции подходят только для малых и средних DN, а какие-то производители ставят только на арматуру для трубопроводов больших диаметров.
Стандартная задвижка состоит из:
Рис. 2. Схема стандартной задвижки
Схема работы запорной арматуры и ее комплектующие довольно просты. При своевременном обслуживании узлов проблем возникать вроде бы не должно, но они возникают. И тогда приходится или снимать крышку для ревизии задвижки, или полностью демонтировать механизм.
Случаи, когда возникает необходимость снять маховик
Существует всего несколько ситуаций, когда необходимо снимать штурвал:
Снять штурвал с задвижки — это открутить верхнюю стопорную гайку или снять его с шпинделя, раскрутив ходовую. Делается это подходящим ключом. Сильно стучать по гайке или колесу не рекомендуется, иначе можно сорвать резьбу. Но этот совет хорош в том случае, когда арматура регулярно проходит ТО. Чаще всего происходят проблемы.
Наиболее частые причины отказа работы штурвала
Маховик в трубопроводной арматуре жестко соединен со шпинделем. Поэтому наиболее частой причиной каких-либо неисправностей в работе штурвала будет проблема со штоком (выдвижным или невыдвижным шпинделем):
Рис. 3. Фото маховиков на трубопроводе для водоснабжения
Если арматура имеет наружную установку, то ее визуальная ревизия обязательна хотя бы раз в месяц. В случае подземного монтажа задвижки обслуживание осуществляется через смотровой люк. Контроль рабочего состояния запорной арматуры состоит в том числе и в проверке хода маховика и шпинделя.
Работающие способы снять штурвал с задвижки
В зависимости от неисправности, условий эксплуатации и типа шпинделя (выдвижной, невыдвижной), возможности быстрой замены деталей и времени на ремонт можно снять закисший маховик:
У обслуживающего трубопровод персонала есть свои излюбленные методы снятия, застопорившегося или деформированного маховика. Иногда идут в ход даже народные методы (газировки). Если поврежден весь корпус арматуры из-за аварии, отсутствия обслуживания и ремонта задвижки, то ее полностью снимают, перекрыв поток выше и установив заглушку. Монтаж нового устройства происходит строго по ГОСТУ. Затвор обязательно проходит проверку на герметичность, номинальное давление и прочие характеристики должны соответствовать параметрам трубопровода.
Как предотвратить неисправности
Для трубопроводной арматуры существуют нормативные документы, ГОСТы, которые прописывают все требования к ней. Одно из таких требований — эксплуатационный контроль. Он включает в себя обязательную проверку функции открытия и закрытия. Поэтому при регулярных ревизиях маховик и весь узел управления постоянно находится под контролем. Есть документ, стандартизирующий процедуру проверки и обслуживания трубопроводной арматуры — «Регламент технического обслуживания». Его разрабатывает и утверждает владелец трубопровода. Для предотвращения неисправностей в работе узла управления (маховик, шпиндель, редуктор, сальник, крепеж) нужно лишь вовремя выполнять требования тех регламента.
Обычно в документе прописывают ежегодный ремонт задвижек (в идеале полугодовой) и ежемесячный мелкий ремонт, внешний осмотр узлов устанавливается раз в смену.
Как делают задвижки? Состав и основные детали задвижек.
Идею применения трубопровода впервые в 1863 году выдвинул Д. Менделеев. Через 15 лет в 1878 году российские инженеры А. Бари и В. Шухов построят первый в России нефтепровод. Именно с этих времен начинается история развития русского трубопровода и арматуры, являющейся его неотъемлемой частью.
Из общего числа запорной арматуры, применяющейся на сети трубопроводов, 85% составляют задвижки. Это устройство, служащее для перекрытия потока транспортирования. Для предприятия с его индивидуальным характером работы, необходима определенная модель арматуры. И чтобы ее выбрать, надо знать, из каких материалов изготавливаются составные части задвижек.
Задвижка – общий вид и комплектация
На рисунке ниже изображена клиновая задвижка.
Чтобы перекрыть рабочую среду в трубе, задвижка оснащена клином (14), который перемещается в одно из крайних положений за счет вращения маховика (1). Для передачи и преобразования вращательного движения маховика в поступательное на клин, установлена резьбовая пара «гайка-шпиндель» (3,5).
Клин образован двумя дисками, на которые по кругу нанесен уплотнитель (15).
Шпинделем называется вал, имеющий правые или левые обороты вращения и имеющий резьбу. На шпинделе задвижки, представленной на рис.1, резьба накатана не по всей поверхности. Конструкция предполагает поступательное движение клина и, соответственно, шпинделя. Поэтому последний в технической документации может называться штоком.
За счет постоянного взаимодействия штока с сальниковой набивкой (6) и рабочей средой, нужно уметь правильно выбрать (для конкретной среды) материал этих деталей. Поэтому при заказе уточняется, из какой стали делают шток задвижки а также тип уплотнителя сальника.
Кроме сальника, уплотнитель (12) используется во фланцевом соединении корпуса (13) с крышкой (8). Для герметичной затяжки фланца применяют типовые шпильки (9) и гайки (7).
Для присоединения задвижки к трубе, используются патрубки, укомплектованные фланцами (16). А вот для фиксации грундбуксы применяют откидные болты (10), фиксированные штифтами (11).
Заводы трубопроводной арматуры выпускают модели задвижек для разных сред. Но и в одинаковых моделях при изготовлении одной детали могут использоваться разные материалы. Далее познакомимся:
Информация будет полезна для отдела закупок, снабжения и главных технологов предприятий.
Способы изготовления деталей
Запорную арматуру изготавливают для определенной рабочей среды. Разные модели задвижек предназначены для перекрытия потока:
От рабочей среды зависит то, какой материал будет использован в конкретной детали. От этого, соответственно, выпускают разные модели задвижек. Далее рассмотрим современные типы запорной арматуры, чаще всего встречающиеся на российских трубопроводах.
Модель 30с41нж
Корпус задвижки этой модели изготовлен из стали, о чем говорит маркировка «с» в ее обозначении.
Рис. 2
1. Предназначена для установки в трубопровод, по которому обращается вода, пар, нефть и ее производные.
3. Диаметр прохода – от 50 мм до 400 мм (изготавливается в полнопроходном исполнении).
4. Давление рабочее – 16 атмосфер.
5. Степень герметичности затвора – «А» в соответствии с ГОСТом 9544.
7. Климатическое исполнение – «У1» в соответствии с ГОСТом 15150-69г.
Маркировка 30с41нж обозначает следующее:
Далее рассмотрим, из чего и как делают задвижки 30с41нж.
Корпусные детали
К корпусным деталям относятся маховик, крышка и корпус. Для работы с высокой температурой среды, корпус и крышку изготавливают из стали 25Л методом отливки по выплавляемым моделям.
Литье по выплавляемым моделям – часто применяемый заводами метод отливки деталей задвижек. При его использовании добиваются высокой точности, что позволяет идеально подгонять детали при сборке.
Сплав 25Л в составе имеет:
Наличие в сплаве кремния и марганца снижает вредное воздействие кислорода. Этот фактор положительно сказывается на коррозионной стойкости корпусных деталей в процессе эксплуатации.
Примеси меди, хрома и никеля придают корпусным деталям повышенные антикоррозионные свойства. Кроме того, наличие никеля увеличивает прочность и пластичность сплава.
Маховик 30с41нж также отливается из 25Л. А вот метод литья здесь применяется другой. Предварительно расплавленный металл отливают в форму.
Приводная часть
К приводной части задвижки относится гайка и шпиндель. Требования к этим составным частям предъявляются повышенные. Это обусловлено взаимодействием шпинделя (его гладкой части) с рабочей средой, а также его трением об гайку.
Гайку изготавливают из латунного прутка (круга) марки ЛС59-1. Этот сплав имеет в своем составе:
Свинец увеличивает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость заготовки. Изготовление приводной гайки сводится к 3 этапам.
1. Резка заготовки по определенным размерам от прутка.
2. Сверление отверстия на станке.
3. Фрезеровка внутренней резьбы.
Шпиндель задвижки делают также из прутка, но использую другой сплав. Здесь применяется 20Х13. Этот металл относится к коррозионно-стойким, жаропрочным, класс – ферритно-мартенситный.
В составе присутствует до 14% хрома. Детали, изготовленные из этого сплава, могут работать в нормальном режиме при температуре до +700 0 С без изменения физических свойств.
Технология изготовления шпинделя из стали 20Х13 аналогична процессу с гайкой. Исключением составляет резьба, которая накатывается по поверхности шпинделя. Сверловка отверстия, соответственно, здесь отсутствует.
Заводы поставляют задвижки, укомплектованные шпинделем с разной резьбой.
Какая резьба на штоке задвижки?
Тип резьбы на шпинделе задвижки зависит от типа привода (его технических характеристик).
Стандартом принята правая резьба. Таким типом штоков снабжают задвижки с ручным приводом (через маховик). При этом для закрытия прохода, работник должен крутить штурвал по часовой стрелке.
В некоторых моделях задвижек, укомплектованных механическим редуктором (30с564нж, 30с541нж) применяется левая резьба. Это обусловлено конструкцией механической передачи (червячная, коническая).
Также левая резьба наносится на шток при изготовлении задвижек с переходной площадкой под электропривод (30с941нж, 30с927нж). В этом случае такое требование обусловлено характером работы электропривода.
Сальниковый узел
Эта часть отвечает за герметизацию внутреннего рабочего пространства задвижки от окружающей среды. Сальник подвергается трению об гладкую часть шпинделя. Также на него воздействует давление внутри трубопровода, стремящееся вытолкнуть его наружу.
На рисунке 5 цифрами 1,2,3 обозначены кольца сальниковой набивки. Они наматываются вокруг шпинделя (4) и прижимаются грундбуксой (5). Последняя служит для предотвращения выталкивания давлением сальниковой набивки.
В качестве набивки сальника используют:
Асбестовый шнур и паронит используют в разных исполнениях. Конкретный тип зависит от модели задвижки. В 30с41нж применяют асбест (паронит) общего назначения. По требованию заказчика, завод-изготовитель трубопроводной арматуры может поставить партию задвижек для конкретных условий эксплуатации с другой набивкой.
Асбестовый шнур может быть марок:
Паронит также может дополнительно армироваться проволокой из нержавейки, пропитываться клеящими составами.
Кроме паронита и асбестового шнура в сальнике применяют шнур ТРГ. Расшифровывается этот материал так – набивка из терморасширенного графита. Этот уплотнитель современного образца имеет отличные антифрикционные свойства.
Грундбуксу отливают из углеродистой стали 35Л или серого чугуна. Сплав 35Л предназначен для работы деталей под средними статическими и динамическими нагрузками.
Серый чугун для отливки грундбукс для стальных задвижек применяют реже.
Детали затвора
Клин задвижки крепится на шпиндель посредством «т-образного» соединения. Так как клин непосредственно взаимодействует с рабочей средой в режиме «24/7», требования к нему повышенные.
Для его отливки применяют сталь WCB (аналог 25Л и 35Л). Уплотнительные поверхности клина, выполняющие основную роль задвижки по обеспечению заданного класса герметичности, наплавляются посредством нескольких способом.
2. Плазменная сварка.
Независимо от способа нанесения уплотнителя на клин, применяют наплавочную проволоку марок:
Сплав 2Cr13 – это коррозионно-стойкая, жаропрочная сталь, в составе которой есть до 13% хрома. Этот металл поставляется из Китая и является самым дешевым среди 3 приведенных выше марок.
В сплав 13Х25Т добавляют следующие примеси:
Для сравнения посмотрим химический состав 10Х17Т. Количество титана и никеля здесь такое же, как в 13Х25Т. А вот хрома сюда добавляют меньше – всего до 18%. Самым интересным (и долговечным) уплотнителем для клина задвижки является 13Х25Т. В этом сплаве больше всего хрома.
В затворный узел также входят уплотнительные кольца, запрессованные в корпус.
Запрессовка – процесс натяга (прессовки) детали меньшего (большего) диаметра в отверстие детали большего (меньшего) диаметра.
Так как кольца в корпус запрессовываются «навсегда» и поменять их в процессе эксплуатации не получится, требования к ним самые высокие.
На кольца наплавляют:
В химический состав сплава 07Х25Н13 входит до 1% кремния, до 2% марганца, до 14% никеля и до 26% хрома.
Присутствие кремния и марганца придает этому металлу:
Добавление никеля и хрома ставит этот сплав в класс коррозионно-стойких, жаропрочных.
В 08Х21Н10Г6 добавляют меньше хрома (до 22%) и никеля (до 11%), но больше марганца (до 7%). Последний за счет своего процентного содержания увеличивает наплавочные свойства сплава 08Х21Н10Г6. При наплавке (нагреве) не нарушается кристаллическая решетка, а отсюда вытекает долговечность эксплуатации таких затворов.
08Х21Н10Г6 и 07Х25Н13 – отличные уплотнители для колец корпуса. В первом выше наплавочные свойства, во втором же – большее содержание легирующих добавок (хрома и никеля).
Уплотнители фланца
Задвижку 30с41нж комплектуют присоединительными патрубками. На трубу она крепится при помощи типовых шпилек и гаек. Место присоединения на магистрали также должно укомплектовываться ответными фланцами.
Ответный фланец – аналогичный установленному на арматуре фланец, который устанавливают на трубу. Для того чтобы фланцы имели одинаковое расположение осей отверстий, их изготавливают в соответствии с ГОСТами.
При заказе партии задвижек, целесообразно сразу приобретать ответные фланцы на том же заводе.
На рисунке 7 изображен пример фланцевого соединения двух труб. В качестве крепежа здесь использовали типовые болты вместо шпилек. На верхнем рисунке отчетливо видна проточка по металлу «шип-паз». Такое исполнение увеличивает степень герметичности магистрали. Задвижка к трубе крепится аналогичным способом.
В качестве уплотнителя во фланцевом соединении используют паронит. Этот материал в своем составе имеет асбест, каучук и другие порошковые наполнители.
Для конкретного предприятия, с его технологией работы (рабочей среды), паронит армируется проволокой, пропитывается огнестойкими и кислотостойкими составами.
Сами фланцы отливают из стали 25Л. После их обработки на токарном (изготовление на плоской части проточек «шип-паз»), сверлильном (сверловка отверстий для шпилек) и фрезерном (снятие фасок) станках, фланцы прикрепляют к патрубку методом сварки плавления.
Модель 30ч6бр
Корпус и крышку задвижки этой модели изготавливают из серого чугуна СЧ20 методом литья. Также из этого сплава изготовлен маховик и диски клина.
Чугун СЧ20 в химическом составе имеет 3,5% углерода, за счет чего отливки из сплава теряют в пластичности. Также высокий процент углерода затрудняет применение дуговой сварки (значительно нарушается кристаллическая решетка). Поэтому заготовки перед сваркой прогревают до температуры 600-650 0 С.
Остальные свойства сплава СЧ20 благоприятно предрасположены для выпуска из него составных частей 30ч6бр.
Маркировка «бр» в названии модели обозначает, что в качестве уплотнительных поверхностей (кольца корпуса) применяется латунь ЛС59-1. За счет этого, задвижка может использоваться в работе при относительно (для серого чугуна) высоких температурах вещества в магистрали.
Сальниковый узел комплектуется графитизированным уплотнителем, в качестве которого применяют кольца ТРГ.
Фланцы этой модели отлиты из того же СЧ20. Процесс сверловки отверстий, фрезеровки и проточки каналов «шип-паз» аналогичен работе со стальными фланцами.
Крепление на трубопровод производят по ответным фланцам типовыми болтами (шпильками) и гайками. Для уплотнения фланцев применяют листовой паронит марки ПОН-Б, характеристики соответствуют ГОСТу 481-80года.
Эксплуатационные характеристики
Задвижка 30ч6бр применяется для трубопроводов, по которым обращается вода и пар. За счет установки латунного уплотнителя в затворе, допускаемая температура рабочей среды составляет +225 0 С.
В этой модели чугунной задвижки затвор имеет металлические уплотнители (металл по металлу). За счет этого в процессе производства не удается добиться высокой степени герметичности. Заявленный класс герметичности задвижки 30ч6бр – «D» согласно ГОСТу 9544-2015года.
Модель 30ч39р
Корпусные детали этой модели изготавливаются из высокопрочного чугуна марки GGG50. В составе этого сплава присутствует шаровидный графит, что положительно сказывается на отливках. Повышается прочность составных деталей, точность отливок. Присутствие шаровидного графита способствует улучшению обрабатываемости корпуса и крышки на станках.
На рисунке 9 видно, что корпус, крышка и маховик (также отливается из GGG50) покрыты слоем краски. Данное покрытие является эпоксидно-порошковым. Внутренние полости арматуры (патрубки, проходное отверстие, затвор) также покрыты эпоксидно-порошковой смесью. Благодаря ее применению увеличивается сопротивление коррозионному разрушению металла. Соответственно, срок службы 30ч39р возрастает.
Маркировка «р» в обозначении указывает на материал уплотнителя клина.
Это резиновая накладка, которая может быть изготовлена из:
Шпиндель задвижки изготавливают из нержавеющей стали марок 2Cr13 и SS416 (зависит от производителя).
Приводная гайка, как и в предыдущих двух моделях, сделана из латуни ЛС59-1.
Сальниковая набивка – ТРГ, уплотнение крышки и корпуса – прокладка из EPDM. Для уплотнения фланцевого соединения используют паронит общего назначения.
Эксплуатационные характеристики
Модель 30ч39р применяется на магистралях, по которым обращается вода. Отсюда вытекают требования ко всем составным деталям. Они должны быть коррозионно-стойкими, не поддаваться разрушению (коррозия не более 0,1мм за 1 год эксплуатации).
1. Максимальная температура вещества – 95-150 0 С (зависит от производителя).
2. Диаметр прохода – от 40 мм до 1000мм.
3. Давление рабочей среды – 10 и 16 атмосфер.
4. Класс герметичности затвора – «А».
За счет применения обрезиненного клина, коррозионное разрушение от водной среды полностью отсутствует. Также наличие упругого уплотнителя снижает истирание о чугунный корпус затвора, что увеличивает срок службы изделия.
Для трубопроводных систем ЖКХ, задвижка 30ч39р – лучший выбор.
Эксплуатация
В процессе эксплуатации задвижки подлежат периодическим проверкам, обслуживанию и профилактическому ремонту.
Необходимость профилактического ремонта определяют после осмотра технического состояния арматуры.
На предприятии, эксплуатирующем трубопроводную магистраль, создается комиссия, которая определяет периодичность проверок.
В ходе проверки осматривают:
Не допускается образование ржавчины на шпинделе, так как в этом случае нарушается геометрия резьбы и возрастает вероятность нештатного заклинивания. Поэтому шпиндель подлежит периодической смазке.
Но прежде, чем смазать шток задвижки, который уже покрылся ржавчиной, ее нужно удалить. Делают это специальными составами.
Только после удаления слоя ржавчины, шпиндель подлежит смазке. Любая смазка для этих целей не подойдет. Надо выбрать состав, учитывая параметры рабочей среды.
В процессе работы можно использовать:
Перед вводом в эксплуатацию шток необходимо смазать пастой ВНИИНП-232, изготовленной по ГОСТу 14068-79года.
Хранение и транспортировка
Перевозку партии арматуры производят в заводской таре.
Требования к погрузке, размещению и креплению груза.
1. Располагать ящики с арматурой в вагоне или на автотранспорте надо в соответствии с транспортными обозначениями.
2. При погрузке и выгрузке нельзя бить ящики друг об друга, а также бросать.
3. Кантовать ящики. Перемещение производить краном, с обязательным соблюдением маркировки.
Хранить арматуру лучше в заводской таре. А при долговременном (свыше полугода) хранении – это обязательное требования. Также, при долгом хранении необходимо смазывать шток специальной пастой.
Помещение для хранения надо проветривать, защищать арматуру от попадания прямых солнечных лучей. Допускается оставлять задвижки на хранение без заводской тары. При этом размещать их надо на поддонах или стеллажах. Попадание влаги исключается.