В общественных зданиях устанавливается большое количество клапанов с номинальным диаметром до 1200мм для общепромышленных трубопроводов. Надежность и экономическая эффективность городского теплоснабжения во многом зависит от эффективности его эксплуатации.

В системах отопления охлаждающая вода представляет собой двухфазную среду, содержащую твердые частицы, что связано с отсутствием в технической программе коррозионных процессов и оборудования для удаления различных взвешенных частиц и продуктов коррозии. В результате многие виды промышленной трубопроводной арматуры теряют герметичность в течение короткого периода эксплуатации. Отсутствие герметичности (внутренняя утечка) не позволяет быстро выявить дефектные участки тепловой сети, что расширяет масштабы и последствия эксплуатационного состояния.

В котельных установках эксплуатационные неисправности клапанов могут привести к отказу автоматики безопасности и возникновению аварийной ситуации. Тоже самое может произойти и в тепло потребляющих зонах. Кроме того, в некоторых случаях негерметичность шаровых кранов может привести к утечке теплоносителя, котловой воды и т.д., что снижает технико-экономические показатели работы системы отопления.

Качество шаровых кранов можно оценить по следующим основным показателям:

• Герметичность-максимальное количество утечек, допускаемое в единицу времени в направлении потока рабочей среды.
• Ресурс герметичности - максимальный срок службы клапана без превышения максимально допустимого значения утечки.
• Отказ — это неспособность шарового крана перекрыть рабочую среду в пределах допустимой величины утечки, обеспечить расчетный расход рабочей среды по трубопроводу, частично или полностью перекрыть поток рабочей среды без разрешения.

К другим показателям качества относятся:

• Скорость работы (открытие и закрытие потока рабочей среды);
• Герметичность надежность компонентов клапана и его соединения с трубопроводом;
• Склонность корпуса клапана и других компонентов к коррозии;
• Возможность механических повреждений элементов арматуры при проведении профилактических работ;
• Необходимость строительства вспомогательных сооружений, арматуры и оборудования в месте установки клапана;
• Вес;
• Конструктивные размеры;
• Работоспособность;
• Ремонтопригодность;
• Безопасность при эксплуатации.
• Стоимостные характеристики.

Сравним основные виды арматуры, наиболее часто устанавливаемую в коммунальных хозяйствах по этим показателям.

Задвижки.

В коммунальном хозяйстве используются клиновые и параллельные (большого диаметра) задвижки. Клиновые задвижки подразделяются на задвижки с двойным диском (составной клин), задвижки с упругим клином и задвижки с жестким клином.

Двух дисковые задвижки являются наиболее технологичными, поскольку не требуют особой точности при изготовлении угловых уплотнительных поверхностей корпуса и диска. Такие задвижки просты в обслуживании. На этом преимущества данной конструкции в основном заканчиваются. Недостатком этой конструкции является то, что она тяжелее других, так как требует больше места для размещения двух дисков в полости корпуса задвижки. Как правило, такая задвижка боится большого крутящего момента в закрытом состоянии. Возможно «провисание» дисков ниже допустимого положения или выход из строя из-за «вмятин» («щечек») на дисках. Диск также может «заклинить» из-за коррозии или конструктивных дефектов в соединении шпинделя с диском.

В задвижках с упругими клиньями пластина затвора имеет форму разрезанного (или полу-разрезанного) клина, а две части соединены упругим (пружинным) элементом. Упругий элемент изгибается под действием давления, передаваемого через шпиндель клапана, обеспечивая прижатие обеих уплотнительных поверхностей клина к седлу клапана.

Для правильной работы задвижек и клинов необходимо соблюдать строгое расстояние между уплотнительными поверхностями и точный угол между корпусом задвижки и клином. Если задвижка закрыта, любая погрешность в угле между корпусом и клином компенсируется упругой деформацией клина. Тип одного клапана, использующего клин, потребляет меньше металла, чем двухдисковый. Но для обслуживания этого типа клапана требуется специальное оборудование.

Разделительный клапан с жестким (цельным) клином имеет наименьший расход металла. В зависимости от диаметра условного прохода, такая конструкция в 1,3-2 раза легче двухдискового перекидного клапана. Этот тип разделительного клапана можно закручивать с помощью маховика, но он наиболее сложен в изготовлении. Сложность заключается в угловом совмещении корпуса клапана и клина. В процессе эксплуатации таких задвижек, особенно при высоком перепаде давления в трубопроводе и при использовании их в качестве регулирующих органов, уплотнительные поверхности все больше изнашиваются и постепенно теряют свои уплотнительные свойства. В некоторых случаях клин "залипает" в закрытом положении. Взаимозаменяемость клиньев и седел в задвижках одного диаметра при техническом обслуживании сходит на нет, и часто приходится полностью заменять этот тип арматуры.

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности седел параллельны друг другу. Существует два типа параллельных задвижек - однодисковые и двухдисковые. Однодисковые параллельные задвижки не часто используются в бизнесе из-за отсутствия уплотнения при закрытии.

Преимущества двухдисковых параллельных задвижек заключаются в простоте изготовления, простоте сборки и обслуживания, а также в том, что затвор не заклинивает в полностью закрытом положении.

К недостаткам двухдисковых параллельных задвижек относятся: закрытие и открытие задвижки требует больших затрат труда и энергии из-за трения между уплотнительными поверхностями седла и затвора на протяжении всего хода; ускоренный износ уплотнительных поверхностей в процессе эксплуатации, что приводит к снижению герметичности затвора.

Конструктивно такие задвижки также можно разделить на задвижки с выдвижными и не выдвижными шпинделями.

Задвижки с не выдвижными шпинделями оснащены индикатором открытия. При открытии (закрытии) задвижек с не выдвижными шпинделями увеличивается зазор в паре «шпиндель-клин», что приводит к сухому трению. Кроме того, при длительной эксплуатации таких задвижек может быть нарушено резьбовое соединение «индикатор-шпиндель», что приведет к недостоверным показаниям положения «открыто-закрыто». Это особенно опасно при эксплуатации газовых приборов.

С точки зрения эксплуатации предпочтительнее использовать перепускные клапаны с выдвижным шпинделем (штоком). Их преимущества:

Скользящий шток смазывает трение между штоком и маховиком и уменьшает управляющее усилие задвижки, обеспечивает надежную работу сальникового уплотнения (отсутствие вращения штока). Плюсом идет и «видимость» положения «включено/выключено».

Все эти типы задвижек имеют сальниковые уплотнения шпинделя, которые требуют периодической набивки и подтяжки. В некоторых случаях при утечке рабочей среды из уплотнения резьбовые соединения болтов затяжного устройства сальника могут корродировать. В случае чрезмерной затяжки сальника нередки случаи затруднения управления задвижками (с применением дополнительного самодельного оборудования) и повреждения сальниковых втулок уплотнительного устройства, что приводит к разгерметизации уплотнений и необходимости аварийного ремонта.

В целом, задвижки обладают следующими преимуществами:

• Низкое гидравлическое сопротивление при полном открытии;
• Пригодность для перекрытия потоков высоковязких сред (особенно мазута);
• Относительно компактная конструкция;
• Среда может подаваться во всех направлениях;

Помимо этих преимуществ, следует отметить и другие недостатки задвижек всех конструктивных типов:

Относительно низкий допустимый перепад давления на затворе, обычно требующий наличия обводной линии;

• Низкие рабочие скорости;
• Возможность гидравлического удара в конце хода затвора;
• Невозможность использования в качестве регулирующего механизма.

Задвижки (клапаны)

Они преимущественно применяются на паропроводах, а также на продувочных и спускных трубопроводах котлов.

Среди основных недостатков клапанов можно выделить следующие аспекты:

1. Высокое гидравлическое сопротивление потоку рабочей среды.
2. Возможность заедания затвора к седлу и его отрыва от штока.
3. Нарушение герметичности при закрытии из-за деформации уплотнительного материала между седлом и затвором.
4. Ограниченное применение по диаметру условного прохода.
5. Ограничение работы только с одним направлением потока рабочей среды.

Среди положительных качеств клапанов следует отметить:

1. Возможность использования в качестве регулирующего устройства.
2. Способность работать при значительных перепадах давления в рабочей среде.

Краны

Преимущественно краны устанавливаются на газопроводах. В зависимости от формы запорного или регулирующего механизма краны делятся на конусные и шаровые.

Преимущество кранов с затяжкой через резьбу заключается в простоте конструкции и удобстве регулировки затяжки. Практика эксплуатации показывает, что для обеспечения необходимой герметичности требуется значительное усилие при затягивании пробки, и почти каждое открытие или закрытие таких кранов требует корректировки уровня затяжки пробки.

Для относительно крупных условных проходов, включая газопроводы котлов системы центрального отопления и чугунные секционные котлы, применяются сальниковые краны со специальной смазкой.

Важно отметить, что шаровые краны имеют ограничение по температурному режиму до 200 градусов Цельсия, что обусловлено свойствами используемых мягких уплотнений в затворе.

Основные достоинства шаровых кранов включают:

• превосходная герметичность при закрытии;
• низкий риск сбоя в работе;
• минимальное изнашивание внутренних компонентов;
• простота в конструкции;
• быстрое действие;
• легкость установки и использования;
• низкие затраты на техническое обслуживание во время эксплуатации;
• продолжительный период безотказной работы;
• способность выполнять роль регулятора;
• полная герметичность соединения "корпус - шпиндель";
• возможность установки без камер в тепловых сетях.

Недостатки шаровых кранов:

• ограничения по максимальному диаметру прохода;
• риск застревания после продолжительного использования;
• относительно высокая цена;
• возможная потеря герметичности из-за износа шара абразивными частицами теплоносителя при неполном открытии или закрытии клапана.

Дисковые поворотные затворы

Главное преимущество затворов с уплотнением внутри корпуса, по сравнению с моделями, где уплотнения находятся на диске, заключается в значительно меньшем воздействии рабочей среды на уплотнение, что значительно увеличивает срок их службы. Эластичное уплотнение обеспечивает более высокую герметичность по сравнению с металлическим, но это достигается за счет уменьшения долговечности затвора.

Кроме того, дисковые поворотные затворы характеризуются:

• низким коэффициентом гидравлического сопротивления;
• простотой и удобством монтажа, особенно в ограниченном пространстве: небольшой вес (в 8-9 раз меньше), компактная монтажная длина (в 1,5-2 раза меньше, чем у стандартных задвижек);
• возможностью использования на трубопроводах большого диаметра;
• возможностью применения в качестве регулирующего устройства;
• возможностью установки на тепловых сетях без специальных камер;
• легкостью замены уплотнительной манжеты (после истечения ее срока службы, который, в зависимости от производителя, может достигать 100 000 циклов открытия и закрытия);
• работоспособностью независимо от направления потока рабочей среды;
• возможностью работы при значительных перепадах давления;
• относительно низкой стоимостью, сравнимой со стоимостью задвижек;
• небольшой строительной длиной.
• По сравнению с шаровыми клапанами (за исключением специальных моделей для двухфазных сред), дисковые поворотные затворы выделяются тем, что не имеют проблем с «прикипанием».

Недостатком дисковых поворотных затворов является возможность возникновения гидравлического удара в конце хода. Также их не рекомендуется использовать на трубопроводах малых диаметров, так как даже при полном открытии они обладают повышенным гидравлическим сопротивлением.

В завершение стоит подчеркнуть, что в 2002 году наблюдался значительный рост поставок на российский рынок арматуры, которая не была аутентичной, то есть арматуры с неясным происхождением. К примеру, восстановление или перепродажа арматуры под маркой другой компании без соответствующих маркировок считается подделкой. Использование некачественных поддельных изделий, не соответствующих стандартам, может привести к сбоям в технологических процессах на энергетических объектах, представлять опасность для здоровья обслуживающего персонала и, при использовании в тепловых сетях, для жителей города.

Характерные черты фальшивой арматуры включают:

• сильно заниженную цену;
• отсутствие маркировки или нечеткое обозначение параметров на корпусе;
• новая маркировка на явно не новом корпусе;
• свежезачищенный или отпескоструенный корпус, включая отверстия под шпильки;
• детали, такие как шпиндель, шток, запорный орган, покрытые свежей смазкой или краской, а также следы свежей сварки и обработки внутри и снаружи корпуса и фланцев;
• нестандартные размеры, толщина фланцев, количество отверстий под шпильки;
• нестандартные материалы для маховика, крепежа, шпилек и гаек в соединении "корпус-крышка";
• неподходящая или изношенная сальниковая набивка, отсутствие заглушек на патрубках, ржавый запорный орган и узел присоединения привода;
• отсутствие или недостоверные данные о происхождении изделия;
• паспорт, отпечатанный на копировальном аппарате или распечатанный с печатью, сделанной на цветном принтере;
• паспорт на новой офсетной бумаге формата А4 плотностью 80 г/м2, с явно свежим и ярким штампом. В паспорте указан срок изготовления более трех лет на момент поставки, без отметки о переконсервации и акта испытаний;
• необычная, явно не заводская упаковка или тара, без обозначений или маркировки завода на упаковке.

Выводы:

Особые условия эксплуатации инженерных систем в коммунальном секторе требуют специальных характеристик от запорной арматуры. Повышение надежности и эффективности работы инженерных систем в коммунальном секторе требует использования современной запорной арматуры, обеспечивающей экономию воды, долговечность и герметичность, а также снижение эксплуатационных расходов.

Для обеспечения более надежной работы трубопроводных систем в коммунальной теплоэнергетике необходимо принимать дополнительные меры по устранению твердых примесей в технологических трубопроводах котельных, тепловых сетях и внутридомовых системах. Для продления срока службы установленной арматуры старых конструкций и снижения утечек рабочей среды рекомендуется использовать современные уплотнительные материалы. Наибольшее распространение в системах коммунального сектора должны получить шаровые краны и поворотные затворы.