Задвижка с двумя параллельными дисками

Когда слышишь про задвижка с двумя параллельными дисками, первое, что приходит в голову — обычная шиберная задвижка, но сдвоенная. Хотя на деле это скорее гибрид шиберного и клинового принципов, где пластины не распираются, а скользят параллельно. В 2018-м мы как раз ошиблись, заказав для ТЭЦ-14 партию таких задвижек с полированными дисками — думали, для пара подойдут. Оказалось, без конусного прижима при перепадах в 40 атм начиналась вибрация, сальники текли через неделю.

Конструкционные ловушки и как мы их обходили

Основная проблема — не в дисках, а в системе шпинделя. Если у обычной задвижки шток просто толкает клин, то здесь нужен механизм синхронного разведения пластин. Российские нормативы (ГОСТ 3706-93) этого не учитывают — приходится дополнять расчетами по TüV. У ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан в каталоге есть модель Z44H-16C с коническими пружинами между дисками, но для северных широт при -45° пружины теряют упругость. Пришлось совместно с их инженерами дорабатывать — заменили на пакетные тарельчатые пружины, взятые от авиационных фитингов.

Еще нюанс — посадка дисков в корпус. В идеале зазор должен быть 0.1-0.15 мм, но при литье корпуса из стали 25Л часто дает усадку до 0.3 мм. Для воды терпимо, но для нефтешламов (как на месторождении в Уренгое) — уже перетоки. Мы сейчас тестируем литье по V-процессу, которое ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан внедряет для серии Z944Y — там корпус формируется в вакуумной пленке, меньше коробление.

Кстати, про уплотнения. Фторопласт FT-4К при температуре свыше 150° начинает плыть, особенно если среда — перегретый пар. В 2021-м на Кемеровской ГРЭС заменили на графитовые шнуры Armalon, но появилась другая беда — графит выедался абразивными частицами. Сейчас экспериментируем с напылением карбида вольфрама на кромки дисков — пока держится 8 месяцев в режиме 300 циклов/сутки.

Где такие задвижки работают на износ

Лучше всего они показывают себя в системах с высоким содержанием взвесей — например, на горно-обогатительных комбинатах. Наш постоянный заказчик, ?Уралкалий?, ставит их на трубопроводы калийной пульпы. Там обычные клиновые задвижки заклинвало через месяц, а сдвоенные дисковые выдерживают до двух лет — потому что частицы карналлита не застревают между параллельными пластинами.

А вот для магистральных нефтепроводов — спорно. В ?Транснефти? требуют полнопроходную конструкцию, а у задвижка с двумя параллельными дисками седловой канал всегда уже на 15-20%. Пришлось разрабатывать специсполнение с раскрытием в 95% — но это уже почти шиберный вариант, теряется основное преимущество герметичности.

Любопытный случай был на ЦБК в Братске — задвижки ставили на щелочные стоки с температурой 80-90°. Через полгода заметили, что шпиндели покрываются бороздами. Оказалось, щелочь реагировала с азотированной поверхностью штока. Перешли на штоки с плазменным напылением нитрида титана — проблема ушла, но стоимость выросла на 40%. ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан как раз анонсировали подобное покрытие для серии Z9B41X — возможно, будем закупать у них.

Монтажные тонкости, о которых не пишут в инструкциях

При установке на вертикальный трубопровод обязательно нужен подпорный подшипник под маховиком — иначе осевая нагрузка разбивает резьбу шпинделя за 3-4 месяца. Мы в 2019-м по неопытности поставили 12 задвижек на вертикальные участки без подшипников — потом пришлось менять все шпиндели.

Еще момент — направление подачи среды. Некоторые монтажники путают, ставят против стрелки. Для воды это не критично, но для пульпопроводов с абразивом диски начинают подтекать уже при первом же закрытии. Теперь всегда наносим лазерную гравировку со стрелкой — как раз как у ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан на их новых моделях.

И про фланцы — если ставить на старые трубопроводы с приварными фланцами, часто бывает перекос. Даже 1-2 градуса достаточно, чтобы нарушить параллельность дисков. Мы сначала использовали компенсационные прокладки, но они не держат давление. Сейчас перешли на сферические фланцы по ГОСТ 12815-80 — дороже, но зато нет проблем с юстировкой.

Перспективы и альтернативы

Сейчас многие переходят на шаровые краны — мол, проще конструкция. Но для сред с твердыми включениями шаровые быстро выходят из строя. Задвижка с двумя параллельными дисками все еще незаменима там, где есть абразивные взвеси. Другое дело, что нужна модернизация — например, внедрение системы мониторинга износа дисков через акустические датчики.

Интересное направление — комбинированные уплотнения. В прошлом месяце тестировали прототип от ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан: между дисками стоит эластомерное кольцо, которое при закрытии расширяется от давления среды. Тесты на песчаной пульпе показали увеличение ресурса в 1.8 раза. Если запустят в серию — будет прорыв.

А вот с электроприводами пока сложности — из-за необходимости синхронизации движения дисков нужны специальные контроллеры. Стандартные заводские приводы не всегда справляются — мы обычно ставим мотор-редукторы от Siemens с доработанной программой. Дорого, но надежно.

Что в сухом остатке

Эти задвижки — не панацея, но для конкретных условий лучше альтернатив нет. Главное — не экономить на материалах и точно рассчитывать параметры среды. Наш опыт показывает, что 70% отказов связаны не с конструкцией, а с неправильным подбором.

Кстати, на сайте ООО Хэбэй Цзяндэ Клапан (https://www.jiangdevalve.ru) сейчас появился калькулятор подбора — довольно точный, мы его проверяли на реальных объектах. Правда, для агрессивных сред лучше дополнительно консультироваться с их техотделом.

И последнее — никогда не ставьте такие задвижки на пар без терморасчета. Даже если в паспорте написано ?до 200°С? — это для воды. Для пара нужно уменьшать рабочие давления минимум на 25%, иначе фланцы может повести. Проверено горьким опытом.