Что такое шиберная задвижка?
Шиберная (ножевая) задвижка — разновидность задвижки, созданная для сред, содержащих твердые частицы и волокна. Тонкий шибер с острой кромкой при закрытии перерезает волокна и твердые включения, поэтому отложения, которые в обычной арматуре нарушают герметичность, не задерживаются на седле. В открытом положении шибер полностью выведен из проточной части, и среда проходит практически без препятствий.
Как правило, такие задвижки работают в режиме отсечения, то есть полностью открыты или полностью закрыты. Компактные корпуса с проушинами дают легкие и недорогие решения, а для шламов высокого давления и сильно абразивных сред выбирают двухсоставные болтовые корпуса с круглым полнопроходным каналом. Конструкции, в которых все смачиваемые поверхности защищены сменной полиуретановой футеровкой, продлевают срок службы в абразивных и коррозионных шламах.
Если стандартных размеров недостаточно, изготавливаются сварные задвижки нужного размера, формы канала и материала. В сварной конструкции фланцы корпуса служат рамой вокруг металлической гильзы, которая и образует границу давления; когда для смачиваемых деталей требуется дорогой сплав, раму можно выполнить из более доступного материала. Эта гибкость особенно ценна для специальных процессов и трубопроводов большого диаметра.
Как работает шиберная задвижка?
Задвижка открывается и закрывается при перемещении шибера вверх и вниз по направляющим в корпусе. Движение обеспечивают маховик, редуктор, цепное колесо либо пневматический, гидравлический или электрический привод.
1. Открытое положение: Шибер полностью поднят; канал открыт, и среда проходит беспрепятственно.
2. Закрытие и разрезание: При опускании шибера его острая кромка разрезает твердые частицы и волокна в среде; направляющие и клинья поддерживают шибер и подводят его к седлу.
3. Посадка в седло: Шибер садится в седло. В зависимости от типа седла — эластомерного, полиуретанового, RTFE или металлического — обеспечивается одностороннее или двустороннее перекрытие.
4. Внешнее уплотнение: Шибер проходит через сальниковую камеру; скребок шибера и слои набивки предотвращают утечки в атмосферу.
Типы седел и перекрытия
Компактные задвижки с проушинами поставляются с седлами RTFE, FKM или металлическими и обеспечивают одностороннее перекрытие; исполнение с привулканизированным полиуретановым седлом допускает поток и перекрытие в обоих направлениях. В сварных задвижках исполнение с упругим седлом имеет двустороннее уплотнение по периметру, а другое исполнение — скошенный шибер, срезающий твердые частицы, и металлическое седло. Задвижка для шламов высокого давления с литым уретановым седлом обеспечивает полноценный двусторонний поток и перекрытие и испытывается на предел протечки Class V.
Конструктивные решения для абразивных шламов
Неоднородности геометрии канала отклоняют поток к стенке трубы, усиливая турбулентность и износ. В конструкции с круглым полнопроходным каналом канал согласуется с внутренним диаметром трубы и не создает препятствий в проточной части, что снижает износ самой задвижки, а также трубопровода и оборудования после нее. Сменные и поворотные проточные кольца упрощают восстановление изношенных поверхностей.
Ключевые особенности
· Режущий шибер: Шибер с острой кромкой разрезает волокна и твердые частицы и сохраняет герметичность.
· Варианты с двусторонним перекрытием: Двусторонняя герметичность в моделях с проушинами и полиуретановым седлом, в моделях высокого давления с литым уретановым седлом и в футерованных моделях.
· Самоцентрирующаяся сальниковая камера: Сальниковая камера, не требующая подкладок под набивку.
· Скребок и направляющие шибера: Встроенный скребок и направляющие поддерживают шибер и очищают его от отложений.
· Набивка с пружинным поджатием: Многоступенчатая набивка, которая в модели высокого давления постоянно поджимается шпильками сальника с пружинами.
· Сменная футеровка: Заменяемая на месте полиуретановая футеровка защищает все смачиваемые поверхности; есть вариант футеровки для высоких температур.
· Круглый полнопроходной канал: Канал, согласуемый с внутренним диаметром трубы, с вариантами внутренних и внешних проточных колец.
· Широкий выбор управления: Пневматические и электрические приводы, конические редукторы, цепные колеса, рычаг быстрого действия, электромагнитные клапаны, позиционеры и концевые выключатели.
Технические характеристики
В таблице приведен основной технический диапазон семейств шиберных задвижек.
Параметр | Технические данные |
Компактная задвижка с проушинами – размер / давление | DN50–600 (NPS 2–24); рабочее давление в холодном состоянии 1000 кПа / 10 бар (150 psi), без гидроударов |
Компактная задвижка с проушинами – температура | 150 °C с седлами RTFE и FKM; 230 °C с седлом из нержавеющей стали 316 |
Компактная задвижка с проушинами – материалы | Корпус из нержавеющей стали 316; шибер из нержавеющей стали 316 или дуплексной стали; сальниковая камера из нержавеющей стали 304 |
Задвижка с проушинами и полиуретановым седлом | DN50–600; двусторонняя герметичность; 1000 кПа (150 psi) в любом направлении для DN50–300 |
Задвижка для шламов высокого давления | NPS 3–48 (DN80–1200); ASME Class 300; 100 °C; двухсоставной болтовой корпус |
Задвижка для шламов высокого давления – герметичность | Предел протечки Class V; полноценный двусторонний поток и перекрытие |
Задвижка для шламов высокого давления – материалы | Корпус CF8M, 2507, WCB/LCB; шибер из закаленной нержавеющей стали 17-4 ph; литое уретановое седло |
Сварные задвижки | Стандартно NPS 2–24, в зависимости от применения до NPS 144; рабочее давление в холодном состоянии 150 psi; круглый, квадратный или прямоугольный канал |
Материалы сварных задвижек | Нержавеющие стали 304, 316, 317L, 310; титан; сплав 20; супераустенитная нержавеющая сталь; специальные сплавы на основе никеля |
Футерованная задвижка | Сменная полиуретановая футеровка; двустороннее отсечение; пример значений на табличке: максимальные рабочие условия 1000 кПа и 120 °C |
Строительная длина | MSS SP-81 (компактные и футерованные модели); MSS-SP135 Class 300, длинное исполнение (модель высокого давления) |
Совместимость фланцев | ASME 125/150, AS 2129, BS 4504 PN 10/16, JIS, DIN 2501 (компактные модели); фланцы с разметкой отверстий по ASME B16.5 150 (сварные модели) |
Значения зависят от модели и типа седла; пределы давления и температуры необходимо подтверждать для каждого проекта.
Основные преимущества
· Надежное отсечение сред с твердыми частицами: Режущий шибер не дает волокнам и твердым частицам нарушить уплотнение.
· Низкие потери давления: Свободная проточная часть в открытом положении обеспечивает большой расход и малые потери давления.
· Ремонтопригодность на месте: Седла, набивка, шибер с опорами, проточные кольца и футеровки заменяемы.
· Конструкция с учетом износа: Круглые полнопроходные каналы и полиуретановые футеровки продлевают срок службы задвижки и оборудования после нее.
· Изготовление под задачу: Сварные корпуса изготавливаются нужного размера, формы канала и из нужного материала.
Области применения
Такие задвижки применяются во многих отраслях, где перекачиваются среды с твердыми частицами, волокнами и порошками.
Горнодобывающая промышленность и нефтеносные пески
Линии переработки нефтеносных песков и хвостовые линии с высоким давлением и сильной абразивностью; отсечение абразивных шламов.
Целлюлозно-бумажная промышленность
Отсечение волокнистых сред в процессах производства целлюлозы, бумаги и переработки макулатуры.
Сточные воды и очистка
Отсечение сред с твердыми включениями на линиях сточных вод и очистных сооружений.
Химия, энергетика и золоудаление
Химические и нефтехимические предприятия, электростанции, системы удаления летучей золы, пневмотранспорт сыпучих материалов, а также предприятия пищевой промышленности и производства напитков.
Критерии выбора шиберной задвижки
Выбор следует основывать на абразивности среды, давлении и требуемом направлении перекрытия.
Среда и износ
· Содержание твердых частиц, их размер и абразивность
· Наличие волокнистых материалов
· Коррозионные компоненты и температура
· Необходимость футерованной конструкции или круглого полнопроходного канала
Давление и присоединение
· Рабочее давление и требуемый номинал по давлению
· Одностороннее или двустороннее перекрытие
· Стандарт фланцев и строительная длина
· Работа в концевом положении трубопровода (заглушенный конец)
Управление и обслуживание
· Ручное или автоматизированное управление; пневматический, гидравлический или электрический привод
· Необходимость замены набивки без демонтажа
· Материал шибера и седла
· Требования к защитным ограждениям и блокировке
Стандарты
Семейства задвижек соответствуют следующим стандартам:
Стандарт / сертификат | Область и описание |
MSS SP-81 | Строительная длина и испытания давлением ножевых задвижек. |
MSS-SP135 | Конструкция ножевых задвижек высокого давления (Class 300). |
ASME B16.34 | Соответствие конструкции модели высокого давления. |
TAPPI TIS 405-8 | Требования бумажной промышленности к ножевым задвижкам (модель с проушинами и полиуретановым седлом). |
ASME B16.5 | Разметка отверстий фланцев по классу 150 в сварных моделях. |
Каждая компактная модель проходит испытание давлением по MSS SP-81.
Поддержка TLY Enerji
На линиях шламов при неправильном выборе седла и конструкции корпуса срок службы задвижки может сократиться до нескольких недель, а это частые остановки, большой расход запасных частей и износ внутри трубопровода. При подборе TLY Enerji оценивает в комплексе содержание твердых частиц, их структуру, давление и требуемое направление перекрытия.
Компактные задвижки с проушинами, задвижки высокого давления с круглым полнопроходным каналом, футерованные и сварные конструкции сравниваются с технической и экономической точки зрения, а приводы, позиционеры, концевые выключатели и другие принадлежности подбираются под требования проекта. Службы эксплуатации получают документацию по процедурам замены набивки и седел, а поддержка при монтаже и вводе в эксплуатацию планируется в соответствии с объемом проекта.
· Анализ условий работы со шламами
· Выбор типа корпуса и седла
· Подбор привода и принадлежностей
· Документация для технического обслуживания
· Коммерческое предложение и координация поддержки на объекте
Часто задаваемые вопросы
Для чего нужна шиберная задвижка?
Шиберная задвижка обеспечивает отсечение на линиях шламов, волокнистых, порошковых сред и сред с твердыми включениями. При закрытии ее острый шибер разрезает твердые частицы и волокна, а затем садится в седло. В открытом положении шибер находится вне проточной части, поэтому среда проходит почти беспрепятственно, а потери давления невелики.
Обеспечивают ли ножевые задвижки двустороннее перекрытие?
Это зависит от модели. Стандартные компактные задвижки с проушинами — односторонние. Задвижки с проушинами и привулканизированным полиуретановым седлом, задвижки для шламов высокого давления с литым уретановым седлом и задвижки со сменной полиуретановой футеровкой допускают поток и перекрытие в обоих направлениях. Направление монтажа должно соответствовать особенностям выбранной модели.
Какая шиберная задвижка подходит для шламов высокого давления?
Для переработки нефтеносных песков, хвостовых линий и подобных задач, где высокое давление сочетается с сильной абразивностью, подходят двухсоставные болтовые конструкции с круглым полнопроходным каналом класса ASME Class 300. Такие задвижки выпускаются размером NPS 3–48, испытываются на предел протечки Class V и оснащаются набивкой с пружинным поджатием.
Можно ли заменить набивку, не снимая задвижку с линии?
Да, во многих моделях набивку можно заменить без демонтажа задвижки. Предварительно необходимо сбросить давление в линии и слить опасную среду. Для герметичности важно располагать стыки колец набивки вразбежку. Конструкции, не требующие специального инструмента или особых набивочных материалов, сокращают время обслуживания.
Чем полезна ножевая задвижка с полиуретановой футеровкой?
Сменная полиуретановая футеровка защищает все смачиваемые поверхности задвижки от абразивных и коррозионных шламов. Изношенную футеровку можно заменить на месте, а корпус использовать повторно. Предусмотрен также вариант футеровки для высоких температур. Такая конструкция повышает надежность и продлевает срок службы.
Можно ли изготовить шиберную задвижку нестандартного размера?
Сварные исполнения изготавливаются нужного размера и конфигурации. Стандартный диапазон — NPS 2–24, а в зависимости от применения можно спроектировать и более крупные размеры, до NPS 144. На выбор доступны круглые, квадратные или прямоугольные каналы, одно- или двусторонние конструкции и широкий ряд свариваемых сплавов.