Запорно-регулирующая арматура для сетей водоснабжения и теплоснабжения

Надежная арматура является залогом беспроблемной эксплуатации сетей водо- и теплоснабжения. К арматуре относятся: соединительные элементы трубопроводов, тройники, фланцы, задвижки, шаровые краны и прочие элементы.

Согласно ГОСТ 24856–2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» известны следующие виды арматуры:

Основные виды:

• запорная арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды c определенной герметичностью;
• обратная арматура (арматура обратного действия) – предназначена для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды;
• предохранительная арматура – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса рабочей среды;
• распределительно-смесительная арматура (распределительная арматура, смесительная арматура) – предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;
• регулирующая арматура – предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода или проходного сечения;
• разделительная (фазоразделительная арматура) – предназначена для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях или с различной плотностью;
• отключающая арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды при превышении заданной величины скорости ее течения.

Комбинированная арматура:

• запорно-регулирующая арматура – совмещает функции запорной и регулирующей арматуры;
• невозвратно-запорная арматура – обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие или ограничение хода запирающего элемента;
• невозвратно-управляемая арматура – обратная арматура, в которой могут быть осуществлены принудительное открытие, закрытие или ограничение хода запирающего элемента арматуры.

Арматура также разделяется в зависимости от назначения:

• спускная арматура (дренажная арматура) – предназначена для сброса рабочей среды из систем трубопроводов;
• конденсатоотводчик – предназначен для удаления конденсата;
• защитная арматура (отключающая арматура) – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока;
• редукционная арматура (дроссельная арматура) – предназначена для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части;
• контрольная арматура – предназначена для управления поступлением рабочей среды в контрольно-измерительную аппаратуру, приборы.

В системах тепло- и водоснабжения как в промышленности, так и в сфере ЖКХ наибольшее распространение получила запорно-регулирующая арматура.

Вентиль запорный

К запорно-регулирующей арматуре относятся: вентили, задвижки, дисковые поворотные затворы, шаровые краны, предназначенные для перекрытия потока или изменения направления потока.

Запорная и регулирующая арматура монтируется:

• на производственном трубопроводе для обеспечения двухсторонней подачи воды к оборудованию;
• на пожарных стояках с пятью и более пожарными кранами;
• на стояках хозяйственно-питьевой сети в зданиях высотой три этажа и более;
• на ответвлениях от магистральных линий для обеспечения отключения при проведении ремонта отдельных участков;
• на рукавах в каждую квартиру;
• на подводках к смывным бачкам;
• на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;
• после регулятора давления.

Следует помнить, что к арматуре, устанавливаемой на сетях тепло- и водоснабжения, а также во внутридомовых системах, должен быть обеспечен легкий доступ для службы эксплуатации.

Для сетей в местах установки арматуры всегда должны устраиваться смотровые колодцы или люки, при скрытом размещении арматуры внутри здания – смотровые лючки.

Рассмотрим подробнее типы арматуры.

Вентиль (клапан) – тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Основными конструктивными элементами запорного вентиля являются: золотник, шпиндель, корпус с сальниковым или сильфонным уплотнением и бугельный узел. Устройство крепится на трубопроводе посредством резьбового или фланцевого соединения. Вращательное движение шпинделя в ходовой гайке преобразуется в поступательное движение золотника (тарелки клапана). В крайнем нижнем положении последний перекрывает седло, препятствуя прохождению потока рабочей среды. Перемещение запирающего элемента может передаваться и от штока, к которому прикладывается усилие маховика.

Для обеспечения герметичности при перекрытии потока на затворе вентиля закрепляется полимерная или резиновая прокладка, в высококачественных клапанах герметичность достигается уплотнением затвора «металл–металл» за счет тщательной притирки затвора и седла.

Вентиль с перпендикулярным расположением штока относительно оси потока рабочей среды называется прямым, с наклонным расположением штока – косым: он характеризуется меньшим гидравлическим сопротивлением.

Преимущества вентиля:

• отсутствие трения уплотнительных поверхностей в момент закрытия, так как затвор двигается перпендикулярно среде;
• небольшая высота.

Недостатки вентиля:

• большая строительная длина;
• небольшое проходное отверстие;
• эксплуатация только при определенном направлении рабочей среды.

Задвижки устанавливаются на трубопроводах для прекращения подачи воды и отключения отдельных участков сети. Также используются для регулирования расхода воды посредством изменения площади сечения отверстия задвижки. Основное конструктивное отличие задвижки от шарового крана или дискового поворотного затвора заключается в плоском затворе, который закреплен на резьбовом штоке и перемещается перпендикулярно оси потока. Задвижки всегда устанавливаются перпендикулярно движению потока воды. При изготовлении задвижек используется сталь или чугун.

Задвижки бывают параллельные и клиновые.

Корпус параллельной задвижки изготавливают из чугуна или из стали с фланцами и выдвижным или невыдвижным штоком. Параллельные задвижки состоят из двух дисков и расположенных между ними односторонних скошенных клиньев. Вращение маховика, связанного со шпинделем, поднимает диски (открывает задвижку) или опускает диски (закрывает задвижку). Для обеспечения более плотного закрытия клинья при опускании дисков раздвигаются и прижимают диски к гнездам. Параллельные задвижки используют при малых давлениях воды – как правило, не более 10 бар.

Параллельная задвижка. Задвижка включает: 1 – запорный элемент (клиновый или параллельный); 2 – корпус стальной или чугунный; 3 – крышка корпуса чугунная или стальная; 4 – шток резьбовой (стальной); 5 – маховик, редукторный привод или электропривод

Клиновые задвижки изготовляются в полупроходном исполнении с невыдвижным штоком. Плотность перекрытия потока обеспечивается за счет уплотнения «металл–металл» или «металл–резина».

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полном открытии затвора;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• отсутствие поворота рабочей среды;
• широкая линейка типоразмеров.

Недостатки задвижек:

• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания в аварийной ситуации;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды;
• возможность гидравлического удара в конце хода запорных дисков;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки;
• большая строительная высота и масса.

При появлении шаровых кранов и дисковых поворотных затворов задвижки применяются реже.

По конструкции дисковый поворотный затвор – это короткий отрезок трубы с регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси и расположенного перпендикулярно к оси прохода. Для герметичности применяются металлические или мягкие резиновые кольца. Принцип работы дисковых поворотных затворов заключается в том, что поворотный диск прижимается к уплотняющей поверхности седла внутри корпуса, преграждает путь потоку воды, а при повороте диска на 90° вода свободно проходит через затвор.

Клиновая задвижка

Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, но затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Управление дисковыми поворотными затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Дисковый поворотный затвор

Преимущество дисковых поворотных затворов:

• малый вес, малая строительная длина;
• герметичное перекрытие потока в обоих направлениях;
• небольшое сопротивление, оказываемое поворотным затвором потоку рабочей среды (высокое значение коэффициента K_v);
• сменное седловое уплотнение;
• большой диаметр прохода;
• долговечность. При правильной эксплуатации срок службы – 30 лет;
• запорная и регулирующая функции.

Недостатки дисковых поворотных затворов:

• бoльшие потери напора, чем при установке обычных задвижек;
• пониженная герметичность;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Основные параметры дисковых поворотных затворов регламентируются ГОСТ 25923–89 «Затворы дисковые регулирующие. Ос-новные параметры» и ГОСТ Р25923–89 «Арматура трубопроводная. Затворы дисковые. Общие технические условия».

Шаровой кран – трубопроводная арматура, имеющая запорный или регулировочный узел в форме шара (сферы), используется для перекрытия потока воды, изменения направления потока. Запорным элементом является шар, выполненный из нержавеющей стали и имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды. Существуют два типа шаровых кранов – с плавающим шаром и с шаром в опорах.

Шаровой кран

Шаровые краны с плавающим шаром используются в трубопроводах с низким давлением и температурой.

Шаровые краны с шаром в опорах используются в трубопроводах больших диаметров с высоким давлением. Перепад давления воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами.

Проходной кран

Изменение направления потока воды происходит с помощью затвора, который можно повернуть на 90°. При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия, в этом случае поток будет полностью перекрыт.

Угловой кран

На магистральных водопроводах используются шаровые краны, рассчитанные на высокое давление.

Существует три типа шаровых кранов:

1. Проходной кран – направление потока не изменяется.

2. Угловой кран – направление потока изменяется на 90°.

3. Трехходовой кран имеет один входной и два выходных канала.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшие масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации;
• широкая линейка типоразмеров по способу монтажа (фланцевое, муфтовое, под приварку), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Недостатки шаровых кранов:

• повышенные требования к чистоте рабочей среды;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении.

Трехходовой кран

Проведя анализ современной запорно-регулирующей арматуры, в заключении можно отметить, что каждый из рассмотренных типов арматуры обладает преимуществами и недостатками, зная которые, можно определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Требования, предъявляемые к опрессовке, и типичные ошибки

Опрессовка — это не просто гидравлическое испытание системы. Это целый ряд мероприятий, направленных на подготовку системы к отопительному сезону. Это и ремонт аварийных участков, и замена (ремонт) задвижек, и поверка манометров, прочистка фильтров и многое другое.

В этой статье опишу основные моменты, на которые обращают внимание представители контролирующих органов. Нижеописанное не является истиной в последней инстанции, у каждого инспектора свои тараканы в голове. Но необходимый минимум работ нужно выполнить в любом случае.

Граница разграничения ответственности

Для начала давайте разберёмся, что мы будем опрессовывать. Существует несколько вариантов подключения здания к теплосети. Первый, самый распространённый вариант, когда рядом со стеной на входе из города установлены вводные задвижки. При таком варианте границей разграничения ответственности считается фланец вводной задвижки, за всё, что дальше (включая вводную задвижку), отвечает собственник здания. Соответственно, опрессовывается тепловой узел и система отопления здания.

Второй вариант, когда тепловой узел находится внутри здания, и к нему от вводных задвижек по зданию проходит внутренняя теплотрасса. При таком варианте подключения нужно уточнять, где проходит граница разграничения. В этом нам поможет «Договор на теплоснабжение», который заключается между собственником и теплоснабжающей компанией. В этом договоре есть приложение, в котором и указывается, где проходит граница разграничения.

Если границей разграничения считаются вводные задвижки, мы прессуем три элемента системы: внутреннюю теплотрассу, тепловой узел и систему отопления. Если граница разграничения ответственности проходит по задвижкам на тепловом узле, естественно, мы опрессовываем только элеваторный (тепловой) узел и систему отопления.

Манометры

Пожалуй, первое, на что обращает свое внимание инспектор при приемке опрессовки — это манометры.

Поверка манометра

Каждый год манометры должны подлежать поверке. Поверка — это проверка измерительного прибора на точность показаний. Если показания манометра превышают допустимую погрешность, его нужно отправить на калибровку или заменить. Калибровка, по сути, это настройка манометра, направленная на уменьшение погрешности в точности измерений.

После поверки на корпус манометра наносится штамп Метрологической службы.

1. Месяц года (1, 2, 3 и т.д.), квартал (I, II, III, IV).
2. Знак Госстандарта.
3. Последние цифры года (здесь 2002).
4. Индивидуальный знак поверителя.
5. Шифр Метрологической службы.

Новые манометры подлежат поверке только через 18 месяцев, то есть через год после ввода в эксплуатацию. Но при проверке необходимо предоставить паспорта на эти приборы (они идут в комплекте).

Подключение манометра

Манометр должен быть подключен только через трехходовой кран или шаровой кран со спускником для сброса давления. Обычные шаровые краны не идут.

Трехходовые краны часто подтекают. Совет: чтобы избежать течи, перед установкой проверните несколько раз шток крана вокруг своей оси. Тем самым вы равномерно смажете шток и внутреннюю поверхность крана солидолом, который наносился при сборке.

Где должны стоять манометры

По поводу места установки манометров есть целая кипа стандартов (ДБН В.2.5-39 — Тепловые сети, СНиП 2.04.01 — Внутренний водопровод и канализация зданий, СНиП 2.04.05 Отопление вентиляция и кондиционирование, СНиП II-35 Котельные установки). Простыми словами скажу так: манометры должны стоять до и после любого оборудования, которое может повлиять на изменение давления: на всех отходящих и проходящих трубопроводах до и после запорной арматуры, до и после регулирующего оборудования, до и после грязевиков (для контроля его состояния) и т.д.

Ещё один нюанс, на который может обратить внимание инспектор, — это номинал манометра. В тепловых пунктах должны стоять манометры номиналом до 1.6 МПа (16 бар).

Термометры

Гильза (карман) термометра должна заходить на 2/3 в трубопровод, так, чтобы погружаемая часть находилась в центре потока.

Здесь показано неправильное подключение манометра.

Для обеспечения хорошего термоконтакта гильза термометра должна быть заполнена минеральным маслом (ГОСТ 8.586.5-2005 п.6.3.9.).

Промывка фильтров и грязевиков

Чистка фильтров и грязевиков — обязательная процедура в процессе подготовки отопления к отопительному сезону. Процесс промывки грязевика довольно прост: раскручивается фланец, и из отстойника вычищается вся грязь. То же самое и с косым фильтром.

Элеватор

Принцип работы элеваторного узла.

Главное требование к элеваторному узлу — это промывка конуса (сопла). Диаметр отверстия в конусе 5-7 мм (рассчитывается индивидуально для каждого здания), если конус забьётся, на здание не будет поступать требуемое количество тепла.

Элеватор должен быть опломбирован. Для промывки сопла пломбу нужно снять, но, чтобы не возникло лишних вопросов, это нужно предварительно согласовать с инспектором, который будет принимать у вас опрессовку. После промывки элеватор снова пломбируется.

Часто инспектор требуют, чтобы на элеваторе висела бирочка с указанным на ней диаметром отверстия в конусе.

Изоляция и предупреждающие цветные кольца на трубопроводах

Все трубопроводы в ИТП (ЦТП) должны быть окрашены и изолированы. Изоляция не должна висеть лохмотьями, всё должно быть аккуратно. Также изолируются узлы учета и элеваторы.

На трубопроводе должно маркерами указываться направление движения теплоносителя. Для идентификации содержимого труб на них наносятся предупреждающие цветные кольца. Для отопления используется кольца зелёного (основной цвет) и желтого цвета на подающей, зелёного и коричневого на обратке. Такая же маркировка используется для ГВС. Дренаж и ХВС обозначаются кольцами зелёного цвета.

Запорная арматура

Запорная арматура должна выполнять свою основную функцию — перекрывать поток теплоносителя. Если на тепловом узле есть задвижки, которые «не держат», их нужно заменить. Разные участки системы опрессовываются под разным давлением, и если в схеме присутствует неработающая задвижка, она себя обязательно проявит.

Маркировка арматуры

В идеале всё должно выглядеть так: в тепловом пункте должна находиться схема, отображающая пронумерованные и обозначенные подводящие и отводящие трубопроводы, запорную и регулирующую арматуру, спускные и дренажные устройства. Схема должна соответствовать состоянию системы на настоящий момент, то есть, если в системе были внесены изменения, они должны быть отображены на схеме.

На всех вышеперечисленных устройствах должны быть бирочки с обозначениями, соответствующими обозначениям в схеме (1,2 — запорная арматура на подающем и отводящем трубопроводе, t1 и t2 — термометры, P1 и Р2 — манометры, и т.д.).

На практике в небольших тепловых пунктах инспекторы не всегда на этом акцентируют внимание. Главное, чтобы было понятно, что куда идёт, например: «подача на левое крыло», «обратка с правого крыла», «подача на вентиляцию» и т.п. Но если всё будет «по феншую» — это дополнительный плюс.

Ревизия клиновых задвижек

Клиновые задвижки старого образца требуют дополнительного внимания в процессе эксплуатации.

Устройство клиновой задвижки: 1 — клин, 2 — крышка, 3 — маховик, 4 — седло, 5 — корпус, 6 — кольцо уплотнительное, 7 — шпиндель, 8 — втулка резьбовая, 9 — втулка, 10 — стойка, 11 — фланец сальника, 12 — сальниковое уплотнение из терморасширенного графита.

В таких задвижках в обязательном порядке каждый год нужно производить набивку сальника. И в течение года, при возникновении течи из сальника, необходимо поджимать фланец. Если этого не делать задвижка придёт в негодность.

Для замены сальниковой набивки нужно раскрутить гайки на накидных болтах, поднять фланец, извлечь старое сальниковое уплотнение и набить новое. Уплотнение наматывается кольцами вокруг шпинделя и прижимается фланцем.

При затягивании фланца нужно быть осторожным: если переусердствовать, чугунный фланец может лопнуть, а его замена весьма проблематична, на практике легче поменять задвижку полностью.

На задвижке не должно быть признаков ржавчины. Корпус должен быть выкрашен в чёрный цвет, маховик в красный, а выдвижной шпиндель должен быть смазан солидолом.

Дренаж

Тепловые пункты снабжаются трапом для самотечного отведения воды, а при невозможности реализации — дренажным приямком с насосом (СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 п.14.20). Приямок закрывается съемной решеткой. Последнее нововведение — край приямка должен быть окрашен желтыми и черными полосами.

Если в ТП имеется предохранительный клапан, то он должен быть снабжен дренажным трубопроводом, чтобы в случае сработки никто (или ничто) не пострадал(о).

Были случаи, когда инспектор прямым текстом говорил, что на двух метрах теплового узла найдет десять замечаний. И неважно, что в прошлом году этих замечаний не было. В глазах контролирующих органов идеальной системы не существует. Но это тема другого разговора…