двойная задвижка

Когда говорят ?двойная задвижка?, многие сразу представляют себе просто два затвора в ряд, но на практике, особенно в контурах котлов или линиях подачи конденсата, это часто оказывается не просто парная установка, а сложное решение с разделением функций — одна на отсечку, другая на регулировку, или обе на отсечку, но для разных режимов давления. Частая ошибка в проектах — ставить две идентичные задвижки, не учитывая, что вторая, резервная, годами стоит в открытом положении и при аварийном закрытии может просто не сработать из-за прикипания или отложения солей. Сам видел на одной ТЭЦ под Челябинском — в системе химводоподготовки стояла как раз такая пара, и когда понадобилось отсечь участок, нижняя задвижка не ?села? до конца, пришлось стравливать через байпас, теряя время.

Конструктивные нюансы, которые не пишут в каталогах

Если брать конкретно задвижки для турбинных систем, тут важно смотреть не только на давление по паспорту. Например, в линиях отбора пара на ПВД или в конденсатопроводах после конденсатных насосов часто возникают гидроудары при пусках — и если задвижка с выдвижным шпинделем, то со временем сальниковое уплотнение на шпинделе начинает подтекать именно из-за постоянных осевых нагрузок. Невыдвижной шпиндель надёжнее в этом плане, но его сложнее обслуживать, нужен больший габарит по высоте для ревизии.

Материал клина — отдельная тема. Для средних параметров пара до 40 атм и 425°C часто ставят клин с наплавкой стеллитом, но если в системе возможны частые теплосмены (пуск-останов), твёрдый наплавленный слой может дать трещины. Один раз на замену поставили задвижку с цельнолитым нержавеющим клином — вроде бы надёжнее, но оказалось, что при температуре ниже расчётной клин ?закусывало? в корпусе из-за разного коэффициента расширения. Пришлось возвращаться к наплавленному варианту, но уже от другого производителя.

И вот ещё что редко учитывают: направление подачи среды. В большинстве задвижек давление должно быть под золотником, чтобы снизить усилие на открытие. Но в двойной задвижке, когда они установлены последовательно, давление между ними в закрытом состоянии может быть близко к нулю, а если там останется вода и замёрзнет — корпус разорвёт. Поэтому в техзадании всегда нужно оговаривать дренажные штуцера между задвижками и обязательную их установку на горизонтальных участках. Без этого монтажники часто экономят, не ставят.

Опыт внедрения и проблемы совместимости

Работая с поставками для турбин, в частности, через компанию ООО Чэнду Нэнцзе Экологические Технологии (их сайт — western-turbo.ru), которая специализируется на комплектующих для турбин и систем очистки газов, сталкивался с необходимостью подбора задвижек под конкретный узел. Их экспертиза по вспомогательному оборудованию котлов и системам очистки воды часто требует именно таких решений — где нужна абсолютная герметичность в закрытом состоянии и возможность ремонта без остановки всей линии.

Был случай на объекте по модернизации системы золошлакоудаления. Там требовалось поставить отсечную арматуру на линию рециркуляции шламовых вод — среда абразивная, содержит мелкие частицы золы. Стандартные задвижки с обрезиненным клином выходили из строя за полгода — резина истиралась. Предложили вариант с металлическим клином и уплотнительными поверхностями, упрочнёнными методом плазменного напыления карбида хрома. Но возникла проблема: такая задвижка требовала более точной центровки при монтаже, иначе клин не садился плотно. Монтажники, привыкшие работать с более ?прощающими? ошибки конструкциями, сначала жаловались, но после настройки всё встало на место.

Здесь важно отметить, что двойная задвижка в таких системах — это не просто резервирование. Первая со стороны давления часто работает как регулирующая (при пусках, продувках), а вторая, расположенная дальше, — исключительно как отсечная, и её почти никогда не трогают. Поэтому материал уплотнений для них может различаться: для первой лучше мягкие уплотнения (графит, фторопласт), для второй — металл по металлу с тонкой прокладкой из мягкого сплава. Но это увеличивает номенклатуру запчастей, что не всегда нравится службе МТО.

Вопросы обслуживания и типичные отказы

Самое уязвимое место в длительной эксплуатации — сальниковое уплотнение шпинделя. Особенно в задвижках, установленных на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях. Сальниковая набивка (например, типа Асбест графитовый или безасбестовая на основе углеродного волокна) со временем теряет эластичность, требует подтяжки. А если задвижка стоит годами без движения, то при первой же необходимости подтянуть сальник шпиндель может не повернуться — прикипает к бугелю. Отсюда правило: даже резервную задвижку нужно проворачивать хотя бы раз в квартал, по плану ППР.

Ещё один момент — коррозия корпуса в зоне фланцев. Особенно если между фланцами двойной задвижки и трубопроводом стоят разные материалы (например, сталь 20 и нержавейка 12Х18Н10Т) без правильных прокладок. Возникает гальваническая пара, и более активный металл корродирует. Видел такую картину на трубопроводе химочищенной воды: через три года на фланцах из углеродистой стали появились глубокие раковины, хотя сама задвижка была цела. Пришлось менять прокладки на изолирующие с металлической окантовкой, но не графитовые, чтобы избежать электрохимической коррозии.

Отказ по причине неправильного хранения на складе — тоже не редкость. Задвижки поставляются с заводской консервацией, с пробками на фланцах. Но если пробки бумажные или картонные, они могут отсыреть, и внутри корпуса начнётся коррозия. Особенно критично для задвижок с нержавеющим клином — даже лёгкая ржавчина на посадочных поверхностях корпуса потом не даст обеспечить герметичность. Поэтому при приёмке всегда нужно снимать пробки и осматривать полость, даже если пломбы целы.

Подбор для специфичных сред и параметров

В системах очистки дымовых газов, которые как раз входят в спектр работ ООО Чэнду Нэнцзе Экологические Технологии, среда может быть агрессивной — с примесями сернистого ангидрида, хлоридов. Тут стандартные углеродистые стали не подходят. Применяют корпуса из легированных сталей типа 09Г2С или даже с внутренним покрытием эпоксидными составами. Но с покрытием есть риск его отслоения при теплосменах. Поэтому чаще идёт путь применения цельнонержавеющих корпусов (например, CF8M по ASTM), но это дорого. Компромисс — корпус из углеродистой стали с нержавеющим клином и седлами, но тогда нужно следить за разнородностью металлов, как я уже упоминал.

Для линий, где возможен контакт с морской водой (например, в системах охлаждения на прибрежных ТЭЦ), материал должен быть стойким к хлоридной коррозии и кавитации. Здесь хорошо показали себя задвижки с корпусом из дуплексной нержавеющей стали (типа 2205). Но их вес и цена существенно выше. В таких случаях установка двойной задвижки из дуплексной стали может быть неоправданно затратной, и иногда вместо второй задвижки ставят обратный клапан поворотного типа, но это уже другая схема, со своими рисками.

Давление — параметр, который часто рассматривают упрощённо. Если в системе рабочее давление 16 атм, то ставят задвижку на PN16. Но если возможны гидроудары при остановке насосов, давление в момент удара может кратковременно подскакивать до 25-30 атм. Поэтому запас по давлению нужен всегда, особенно для второй, резервной задвижки, которая должна надёжно закрыться именно в аварийной ситуации. Я обычно закладываю класс давления на ступень выше, если среда — жидкость. Для пара можно ближе к рабочему, так как пар сжимаем, и удар менее жёсткий.

Монтажные практики и уроки из неудач

Правильная установка — это 70% успеха. Задвижку нельзя использовать для компенсации несоосности трубопровода, как иногда делают монтажники, притягивая фланцы болтами с перекосом. Это ведёт к напряжению в корпусе и, как следствие, к заклиниванию клина. Особенно чувствительны к этому большие задвижки DN200 и выше. Нужно сначала выставить трубопровод, закрепить его на опорах, и только потом монтировать задвижку.

Ошибка, которую повторяют часто: установка задвижки маховиком вниз или в труднодоступное место. Обслуживать потом невозможно. По правилам, шпиндель должен быть вертикально или с отклонением не более 45 градусов от вертикали, а маховик — на высоте не более 1.8 метра от уровня площадки. Но в стеснённых условиях машзала этим часто пренебрегают, а потом для ремонта приходится разбирать пол площадки.

И последнее — тепловое расширение. Если участок трубопровода между двумя задвижками длинный и жёстко закреплён, то при прогреве он удлиняется и создаёт нагрузку на корпуса задвижек. Видел, как на горячем трубопроводе пара после прогрева фланцы одной из задвижек в паре повело, появилась течь. Пришлось ставить компенсатор сильфонного типа между ними. Теперь всегда при проектировании двойной задвижки на температурных линиях смотрю расчёт на тепловое удлинение. Если длина участка больше 10 метров для стальных труб — уже риск.

В целом, тема обширная, и каждый случай требует своего рассмотрения. Главное — не относиться к двойной задвижке как к простому дублированию, а понимать её функциональное назначение в конкретном технологическом процессе, будь то турбинная система, котельная установка или линия водоочистки. И тогда даже простая, на первый взгляд, арматура будет работать десятилетиями без сюрпризов.