Если вы подбирали арматуру для трубопроводной системы, то почти наверняка сталкивались с вопросом: шаровой кран или обратный клапан? Эти два устройства совершенно не похожи друг на друга, служат принципиально разным целям, и тем не менее их постоянно сравнивают — в таблицах закупок, на схемах P&ID и во время рассмотрения проектной документации.
Краткий ответ: шаровой кран — это ручное или приводное запорное устройство, а обратный клапан — автоматический односторонний затвор, предотвращающий обратный поток. Однако практические различия между ними гораздо глубже. Они касаются номинального давления, последовательности монтажа, видов отказов и затрат на весь срок службы. В данной статье рассмотрены эти различия и, что не менее важно, объясняется, как эти два клапана взаимодействуют в хорошо спроектированной системе.
Что такое шаровой кран?
Шаровой кран — это кран с поворотом на четверть оборота, в котором регулирование потока осуществляется с помощью полого вращающегося шара с отверстием в центре. При повороте рукоятки на 90 градусов отверстие выравнивается с трубопроводом, и жидкость проходит через него. При обратном повороте рукоятки сплошная поверхность шара полностью перекрывает проход.
Шаровой кран заслужил своё место в промышленных трубопроводах благодаря высокому качеству перекрытия. Шаровой кран с полным проходом, у которого диаметр проходного отверстия соответствует внутреннему диаметру трубы, практически не создаёт перепада давления в открытом состоянии. В закрытом состоянии шаровой кран с металлическим седлом обеспечивает герметичность класса VI — полное отсутствие видимых утечек. Немногие другие типы арматуры так же успешно сочетают в себе низкое сопротивление открытию и абсолютную герметичность в закрытом состоянии.
Шаровые краны используются везде, где операторам требуется надежное управление режимом «включено/выключено»: для отключения насосов, перекрытия выхода из резервуаров, в контурах аварийного отключения (ESD), а также во всех случаях, когда трубопровод необходимо надежно герметизировать для проведения технического обслуживания. Их можно приводить в действие вручную с помощью ручного рычага или редуктора, либо автоматизировать с помощью электрических или пневматических приводов для дистанционного и отказоустойчивого управления.
Что такое обратный клапан?
Обратный клапан — также называемый односторонним клапаном — представляет собой самодействующее устройство, пропускающее жидкость только в одном направлении. Когда давление в пропускном канале превышает давление срабатывания клапана, внутренний механизм (диск, шарик, тарелка или поршень) отрывается от седла и пропускает жидкость. Как только поток останавливается или пытается изменить направление, механизм прижимается к седлу и блокирует обратный поток. Все это происходит автоматически, без какого-либо внешнего управления.
Эта автономность является одновременно главным преимуществом обратного клапана и его скрытой слабостью. Ему не требуется ни источника питания, ни управляющего сигнала, ни оператора. Его можно установить в траншее, на крыше или под водой, и он будет продолжать выполнять свою работу. Однако его также невозможно заставить открыться или закрыться по команде. При выходе из строя он часто работает «тихо», не давая никаких внешних признаков потери защиты от обратного потока.
Четыре распространенных типа обратных клапанов охватывают большинство областей промышленного применения:
- Проверка качания: Диск на шарнирах раскрывается под действием потока в прямом направлении и закрывается под действием силы тяжести и обратного потока. Наилучшим образом подходит для горизонтальных участков трубопровода и труб большого диаметра, где важно обеспечить низкий перепад давления.
- Проверка мяча: Шарик с утяжелителем или пружинным приводом отрывается от седла. Качение шарика обеспечивает самоочищающийся эффект, благодаря чему он подходит для вязких жидкостей или жидкостей, содержащих твердые частицы.
- Весна / клетчатый принт: Дисковый клапан с пружинным приводом обеспечивает надежное закрытие независимо от положения. Он закрывается быстрее, чем поворотные клапаны, что снижает гидравлический удар, однако при этом давление открытия у него несколько выше.
- Проверка поршня: Утяжеленный поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра с направляющими. Обеспечивает амортизирующий эффект, аналогичный действию демпфера, который сглаживает пульсирующий поток; широко применяется в нагнетательных линиях компрессоров.
Шаровой кран и обратный клапан: 5 ключевых отличий, о которых должен знать каждый инженер
Прежде чем сравнивать отдельные параметры, следует четко обозначить основное различие: шаровой кран — это устройство, которое вы команда. Он не выполняет никаких действий, пока вы или ваш ПЛК не дадите ему команду действовать. Односторонний клапан — это «Сентинел». Он работает в режиме автоматического контроля, и вы не узнаете о его выходе из строя, пока не будет повреждено последующее оборудование. Понимание этого различия объясняет всё, что будет сказано далее.
Основная функция: активное регулирование расхода или автоматическая защита от обратного потока
Самое основное различие между этими двумя клапанами заключается в том, для чего они предназначены.
Шаровой кран регулирует поток по требованию. Когда в системе возникает необходимость запустить, остановить или изолировать участок трубопровода, шаровой кран выполняет эту команду — вручную с помощью ручного рычага или автоматически с помощью электрического или пневматического привода, получающего управляющий сигнал. Оператор сам решает, когда кран открывается и закрывается.
Обратный клапан предотвращает конкретный вид неисправности: обратный поток. Если насос отключается, обратный клапан на его нагнетательной линии закрывается до того, как столб воды успеет с силой удариться обратно о рабочее колесо. Если в резервуаре с сжатым воздухом происходит падение давления, обратный клапан предотвращает обратную подачу из последующих участков трубопровода. Для срабатывания защиты не требуется, чтобы кто-либо заметил это событие. Процесс происходит исключительно на основе законов физики.
Почему это важно: Использовать шаровой кран вместо обратного клапана опасно. Уверенность в том, что “я просто закрою его, когда начнётся обратный поток”, основана на предположении, что вы успеете это заметить. Обратный поток развивается за считанные секунды. К тому моменту, когда оператор доберётся до крана, насос может быть уже повреждён.
Шаровой кран — это устройство, которым вы управляете. Обратный клапан — это страж: он автоматически несет вахту, и вы не узнаете о его выходе из строя, пока оборудование, расположенное ниже по потоку, уже не будет повреждено.
Способ управления: ручной или с приводом по сравнению с полностью самодействующим
Для изменения рабочего состояния шаровых кранов требуется источник энергии. В самом простом случае этой энергией является вращение ручного рычага, выполняемое техническим специалистом по техническому обслуживанию. В автоматизированных установках в качестве источника энергии выступает питание напряжением 24 В постоянного тока, 110 В переменного тока, 220 В переменного тока или 380 В переменного тока, подаваемое на электрический привод, либо сжатый воздух под давлением 4–7 бар, приводящий в действие пневматический механизм с зубчатой рейкой и шестерней.
Для обратных клапанов такого требования нет. Источником энергии служит собственное давление жидкости. При прямом потоке жидкость раскрывает механизм; при его отсутствии механизм закрывается под действием силы тяжести, усилие пружины или обратного давления.
Технический вывод здесь очевиден, но его часто упускают из виду при проектировании: шаровой кран необходимо устанавливать там, где к нему можно получить доступ. Обратный клапан же можно разместить в любом месте трубопровода — внутри подземного колодца, на верхушке вертикального стояка, за стеной. На насосных станциях, где площадь ограничена, а доступ затруднен, именно это различие зачастую определяет, какой тип клапана следует установить в том или ином месте.
Направление потока: двунаправленное и строго однонаправленное
Стандартный шаровой кран в открытом положении обеспечивает прохождение потока в любом направлении. (Существуют специальные конструкции с металлическим седлом для высокого давления, у которых предусмотрено предпочтительное направление перекрытия, но это исключительные случаи, а не правило.) Благодаря этой способности работать в обоих направлениях шаровые краны универсальны для трубопроводов, в которых направление потока может меняться в зависимости от режима работы.
Обратный клапан по своей конструкции является однонаправленным, и неправильная его установка чревата серьезными последствиями. На корпусе каждого обратного клапана имеется стрелка, указывающая направление потока. Если стрелка направлена в неправильную сторону, обратный поток вызовет сбой в работе механизма открыть а не в закрытом положении, что делает клапан полностью непригодным для использования. Неисправность имеет два варианта: либо клапан не может открыться (отсутствие потока в системе, что сразу бросается в глаза), либо он не может закрыться (защита от обратного потока утрачена, что происходит незаметно, но приводит к катастрофическим последствиям).
Обратные клапаны поворотного типа также имеют зависимость от ориентации, выходящую за рамки направления потока: их закрытие происходит под действием силы тяжести, поэтому при вертикальной установке поток, как правило, должен направляться вверх. Пружинные обратные клапаны более универсальны и работают в любом положении, что делает их более безопасным выбором при сложной прокладке трубопроводов.
Установка обратного клапана в неправильном направлении приводит к одному из двух результатов — либо к полному отсутствию потока (что сразу бросается в глаза), либо к полной потере защиты от обратного потока (что происходит незаметно, но приводит к катастрофическим последствиям). Промежуточного варианта не существует.
Устойчивость к давлению и температуре
Шаровые краны с металлическими седлами характеризуются чрезвычайно широким диапазоном рабочих параметров. В зависимости от материала корпуса и конструкции седла они могут работать в диапазоне классов от 150 до 2500 (от PN 20 до PN 420), причем диапазон рабочих температур простирается от криогенных условий (-196 °C) до температур, превышающих 800 °C, при использовании высокотемпературных сплавов. Стандартный шаровой кран из литой углеродистой стали WCB с седлами из PTFE рассчитан на температуру примерно до 200 °C; для работы при 230 °C следует заменить седло на RPTFE, для 260 °C — на PEEK, а для работы с высокотемпературными углеводородами — на полностью металлическое седло.
Обратные клапаны работают в более узком диапазоне. Большинство промышленных обратных клапанов имеют максимальный класс 600, а их предельная температура обычно ограничивается не материалом корпуса, а внутренними динамическими компонентами. Пружина внутри пружинного обратного клапана теряет своих механических свойств при длительном воздействии высокой температуры задолго до того, как сам корпус клапана достигнет предела прочности материала. Шарнирный штифт поворотного обратного клапана, работающий в горячей коррозионной среде без смазки, является распространенным местом отказа, которого нет в шаровом клапане со статическим уплотнением.
| Рабочий параметр | Шаровой кран (типовой диапазон) | Обратный клапан (типовой диапазон) |
|---|---|---|
| Класс давления | Класс 150–2500 | Класс 125–600 |
| Температура (седло из ПТФЭ) | от -29 °C до 200 °C | Н/Д (обычно металл/металлическое седло) |
| Температура (металлическое седло) | от -196 °C до 800 °C+ | от -29 °C до 540 °C |
| Основной сдерживающий фактор | Материал сиденья | Материал внутренней пружины или шарнира |
Сравнение затрат: первоначальная покупка и экономика жизненного цикла
Ценовые бирки отражают лишь часть картины, но именно они формируют ожидания. Например, для фланцевого клапана DN50 из литой углеродистой стали WCB цена ручного шарового клапана обычно составляет $50–150, тогда как обратный клапан поворотного типа того же размера и из того же материала стоит $40–120. Если речь идет о нержавеющей стали марки 316, эти цифры меняются примерно на $150–400 для шарового крана и $100–300 для обратного клапана. Добавьте к шаровому крану электрический привод, и стоимость комплекта увеличивается на $200–800 в зависимости от требований к крутящему моменту и функций управления.
Однако обсуждение вопросов стоимости не должно заканчиваться на этапе оформления заказа. Обратный клапан, стоимость которого составляет $80, защищает насос, ремонт или замена которого обойдутся в $3 000–15 000. Шаровой кран с нулевым утечкой, позволяющий проводить техническое обслуживание без остановки всей системы, окупается уже при первом случае, когда он позволяет избежать остановки производства.
Правильный вопрос звучит не так: “Какой клапан дешевле?”, а так: “Во сколько обойдётся отказ, который предотвращает этот клапан?”. Ответ, как правило, значительно превосходит разницу в цене.
Когда использовать тот или иной клапан: краткая таблица для быстрого принятия решений
В предыдущих разделах описывается как Эти клапаны отличаются друг от друга. В приведенной ниже таблице эти различия представлены в виде практического руководства по выбору: какая модель клапана подходит для конкретной задачи и почему.
| Если вам нужно… | Выберите | Почему |
|---|---|---|
| Автоматическое предотвращение обратного потока без вмешательства человека или системы управления | Обратный клапан | Самодействующий — закрывается при изменении направления потока за доли миллисекунд |
| Вручную или дистанционно перекрыть поток для изоляции оборудования | Шаровой кран | Надежное герметичное отключение; возможна герметичность класса VI |
| Защита насоса, компрессора или расположенного выше по потоку оборудования от повреждений, вызванных обратным потоком | Обратный клапан | Устанавливается непосредственно на выходе из насоса; первая линия защиты |
| Изолировать участок трубопровода для проведения технического обслуживания без слива системы | Шаровой кран | Надежная изоляция с нулевой утечкой в обоих направлениях |
| Выдерживать давление выше класса 600 | Шаровой кран | Доступны стандартные конструкции для класса 2500 |
| Установите в удаленном, труднодоступном месте, куда оператор никогда не попадёт | Обратный клапан | Не требуется ни внешнего источника энергии, ни вмешательства человека |
| Обеспечьте аварийное отключение (ESD) с помощью механизма, гарантирующего закрытие при потере питания или давления воздуха | Шаровой кран | Приводы с пружинным возвратом обеспечивают режим «закрытие при сбое» или «открытие при сбое» при потере сигнала |
| Обеспечить движение только в одном направлении — без исключений | Обратный клапан | Предназначено исключительно для однонаправленного потока; стрелка, указывающая направление потока, является обязательной |
Большинству промышленных систем требуются оба устройства: обратный клапан, автоматически защищающий оборудование, и шаровой кран, обеспечивающий операторам возможность контролируемого отключения отдельных участков. В следующем разделе подробно рассказывается о том, как именно они комбинируются на практике.
Большинству промышленных систем требуется и то, и другое — обратный клапан, обеспечивающий автоматическую защиту оборудования, и шаровой кран, предоставляющий операторам возможность контролируемого отключения отдельных участков.
Как совместно работают шаровые краны и обратные клапаны: нагнетание насоса и не только
При проектировании реальных трубопроводных систем шаровые краны и обратные клапаны не являются альтернативами друг другу. Они представляют собой фиксированную пару, и порядок их установки не подлежит изменению. Стандартная схема, повторяющаяся на тысячах насосных станций, компрессорных установок и технологических линий по всему миру, выглядит следующим образом:
Насос → Обратный клапан → Шаровой кран → Система, расположенная ниже по потоку
Вот почему существует этот порядок и где ещё применяется та же логика сопоставления.
Стандартная схема выхода насоса: обратный клапан перед шаровым краном
В нагнетательном трубопроводе насоса обратный клапан располагается ближе всего к нагнетательному патрубку насоса. Его задача — резко закрываться в момент остановки насоса, предотвращая изменение направления движения столба жидкости в нижерасположенном трубопроводе, которое может привести к обратному вращению рабочего колеса или ударам по корпусу насоса. Гидравлический удар, вызванный слишком медленным закрытием качающегося обратного клапана, может привести к скачкам давления, в 3–5 раз превышающим нормальное рабочее давление — этого достаточно, чтобы привести к растрескиванию фланцев или разрыву прокладок. Пружинные обратные клапаны снижают этот риск за счет более быстрого и контролируемого закрытия.
Далее следует шаровой кран после обратный клапан, а не наоборот. Порядок имеет значение. Любой обратный клапан со временем изнашивается или заклинивает. Когда это происходит, его необходимо изолировать для ремонта. Если шаровой кран расположен ниже по потоку, его достаточно закрыть, и обратный клапан окажется надежно зажатым между насосом (закрытым на всасывающей стороне) и закрытым шаровым краном. Нет необходимости сливать воду из километров трубопровода, расположенного ниже по потоку. Если поменять местами — шаровой кран между насосом и обратным клапаном — обратный клапан окажется ниже по потоку от единственной точки отсечки, до которой невозможно добраться без слива всей нагнетательной магистрали.
Практическая деталь, которую часто упускают в технических характеристиках: между нагнетательным фланцем насоса и входом обратного клапана необходимо оставить прямой участок трубопровода длиной от 5 до 10 диаметров трубы. Рабочее колесо насоса создает турбулентный, вихревой поток. Если эта турбулентность попадает на диск обратного клапана до того, как поток примет равномерный профиль скорости, диск начинает колебаться, циклически переходя из частично открытого положения в закрытое, что приводит к ускоренному износу шарнирного штифта и седла. Короткий прямой отрезок трубы стоит практически ничего и может продлить срок службы обратного клапана на несколько лет.
Для инженеров, выбирающих оба типа арматуры для нагнетательной системы насоса, закупка шаровых кранов и обратных клапанов у одного производителя упрощает процесс снабжения двумя конкретными способами: гарантируется соответствие схем расположения отверстий в фланцах и номинальных значений давления без необходимости сверки двух отдельных каталогов, а сроки поставки обеих арматур можно скоординировать в рамках одного заказа на поставку. Например, компания Vincer производит шаровые краны с полным и V-образным проходом, а также поворотные, шаровые, пружинные и поршневые обратные клапаны — с выбором материалов из более чем 50 марок, включая SS316, WCB и PVDF, — благодаря чему эту пару клапанов можно без компромиссов подобрать для работы с одной и той же средой и в одинаковых условиях эксплуатации.
Другие распространенные конфигурации системы
Схема нагнетания насоса является наиболее распространённой комбинацией, однако та же самая логика — обратный клапан для автоматической защиты, шаровой кран для контролируемого отключения — встречается и в других технологических системах:
- Системы сжатого воздуха: Обратный клапан на выходе из накопительного резервуара предотвращает обратный поток сжатого воздуха в головку компрессора во время циклов разгрузки. Шаровой кран, установленный ниже по потоку, позволяет специалистам по техническому обслуживанию изолировать распределительный коллектор без необходимости спуска воздуха из всего резервуара.
- Трубопроводы для впрыска химических веществ: Обратный клапан (часто в виде двойного обратного клапана для предотвращения загрязнения) предотвращает обратный поток основного технологического потока в инжекторную втулку. Шаровой кран, установленный выше точки впрыска, обеспечивает надежное отключение при замене инжектора.
- Питательная вода котла: Обратный клапан на линии подачи воды предотвращает обратный поток пара или горячей воды в питательный насос и деаэратор при скачках давления. Шаровой кран, установленный ниже по потоку, изолирует сторону котла для проведения осмотра без остановки системы подачи воды.
Графики технического обслуживания и виды отказов: о чём не говорится в руководстве по эксплуатации вашего клапана
Большинство статей, посвященных сравнению клапанов, заканчиваются на рекомендациях по выбору. Но что же на самом деле происходит в течение многих лет эксплуатации после установки клапанов? Эти два типа стареют совершенно по-разному, и стратегия технического обслуживания должна учитывать эту асимметрию.
Техническое обслуживание шаровых кранов: квартальный контрольный список
У шаровых кранов есть один хорошо известный недостаток: если оставить их в одном положении на несколько месяцев или лет, шток может заклинить. Уплотнение вокруг штока затвердевает, между штоком и корпусом нарастает коррозия, а крутящий момент, необходимый для поворота рукоятки, увеличивается до тех пор, пока кто-нибудь не сломает рычаг или не повредит редуктор.
Решение простое и не требует затрат: раз в квартал необходимо один раз прокрутить каждый шаровой кран на предприятии от полностью открытого до полностью закрытого положения и обратно. Это единственное действие обеспечивает перераспределение смазки в уплотнении, устраняет коррозию на ранней стадии на штоке и гарантирует, что кран будет исправно работать в случае возникновения аварийной ситуации. Для кранов, эксплуатируемых в коррозионных средах или при высоких температурах, частоту таких операций следует увеличить до одного раза в месяц.
Помимо циклических проверок, ежегодный перечень включает три пункта: (1) проверка зоны уплотнения штока на наличие видимых утечек — стандарт ISO 15848 определяет классы неконтролируемых выбросов именно для данной проверки; (2) проверка отсутствия отклонений в настройках момента затяжки привода и положениях концевых выключателей; (3) для клапанов с металлическими седлами, работающих в условиях абразивной среды, осмотр шара и седла с помощью эндоскопа на наличие царапин. Каждые 3–5 лет, в зависимости от количества циклов и агрессивности среды, следует планировать замену уплотнения штока, седловых колец и смазочного материала в редукторе привода. Шаровой кран с мягким седлом из ПТФЭ, работающий в системе чистой воды, может прослужить от 5 до 8 лет без замены седел; для такого же крана, установленного в химической линии с частыми циклами работы, замена седел может потребоваться через 2–4 года.
Техническое обслуживание обратных клапанов и проблема «тихой поломки»
Обратные клапаны выходят из строя иначе — и гораздо опаснее — чем шаровые краны. Если шаровой кран не закрывается, это сразу бросается в глаза: систему невозможно изолировать. А вот застрявший в открытом положении обратный клапан снаружи выглядит совершенно нормально. Поток проходит, показатели давления находятся в пределах нормы, и в диспетчерской ничего необычного не заметно. Единственный признак — отсутствие защиты от обратного потока, а первым подтверждением этого может стать вышел из строя насос.
Практически все неисправности обратных клапанов в эксплуатационных условиях можно отнести к трем типам:
- Застрял в открытом положении (наиболее опасно): Загрязнения, накипь или коррозия препятствуют полному прилеганию диска, шарика или тарелки. Происходит обратный утечка: сначала медленная, затем усиливающаяся по мере того, как эрозия увеличивает зазор. Обнаружение: прислушайтесь к шуму потока во время остановки насоса или установите манометр на выходе и следите за падением давления, которое не должно происходить.
- Застрял в закрытом положении (это сразу бросается в глаза): Механизм заклинивает в прилегающем положении и не поднимается. Поток не поступает в последующую систему. Проблема проявляется сразу, что, как ни парадоксально, безопаснее, чем в режиме 1.
- Дрожание / колебание (медленное разрушение): Диск или шарик колеблется между положениями частичного открытия и закрытия под действием пульсаций потока или при работе клапана при скорости потока ниже минимальной скорости, необходимой для полного открытия. Обычно обратные клапаны качающегося типа требуют постоянной скорости потока вперед от 1 до 2 м/с, чтобы полностью раскрыться и оставаться в этом положении; при скорости ниже этого порога диск парит в потоке, ударяясь о седло и шарнир, пока один из них не выйдет из строя.
Ежегодный осмотр обратного клапана позволяет выявить большинство признаков износа до того, как они приведут к выходу из строя. С помощью контактного стетоскопа прослушайте, нет ли внутреннего флаттера во время работы; откройте клапан для визуального осмотра седла и шарнирного или пружинного узла. При работе с чистой водой правильно установленный обратный клапан может прослужить от 5 до 7 лет без капитального ремонта. При работе с шламом или средами, содержащими твердые частицы, этот срок сокращается до 2–3 лет. При использовании в системах с высокотемпературным паром требуется ежегодное испытание натяжения пружины; пружина, утратившая 20–30 процентов своей первоначальной силы, может выдерживать нормальное противодавление, но выйти из строя при скачке давления.
Если ваша команда технического обслуживания перегружена работой, инженерная поддержка компании Vincer предоставляет услуги удаленной диагностики неисправностей приводов, утечек уплотнений и перегорания катушек — с 12-часовым сроком реагирования и бесплатной заменой деталей в рамках гарантии — что позволяет расширить возможности вашего внутреннего технического обслуживания без увеличения штата.
Распространенные ошибки, которых следует избегать
Теория становится полезной только тогда, когда она помогает избежать ошибок в реальной жизни. Эти пять ошибок повторяются во всех отраслях и независимо от уровня опыта. Каждую из них можно избежать, если использовать правильный мысленный чек-лист.
- Замена обратного клапана на шаровой кран с целью снижения затрат. Шаровой кран не закроется самостоятельно при срабатывании защиты насоса. К тому моменту, когда кто-то заметит обратный поток, рабочее колесо уже вращается в обратном направлении или корпус насоса уже подвергся удару гидравлического молота. Сэкономленные на обратном клапане средства составляют лишь небольшую часть стоимости ремонта насоса.
- Использование обратного клапана для дросселирования или регулирования расхода. Обратные клапаны представляют собой устройства с двумя состояниями: они либо открыты, либо закрыты. Эксплуатация обратного клапана в частично открытом состоянии приводит к тому, что его внутренний механизм начинает сильно биться о седло, что ускоряет износ с нескольких лет до нескольких недель. Если требуется регулирование расхода, установите шаровой клапан с V-образным седлом или шаровой клапан с V-образным проходом, а обратный клапан используйте по назначению: в полностью открытом состоянии при расчетном расходе.
- Неучет стрелки, обозначающей направление потока, на корпусе обратного клапана. Стрелка не является рекомендацией. Неправильно установленный обратный клапан либо полностью перекроет поток (если он установлен в обратном направлении в трубопроводе с нормальным прямоточным режимом), либо, что ещё хуже, откроется при обратном потоке и не обеспечит никакой защиты от обратного потока. Любой из этих исходов сводит на нет саму цель установки клапана.
- Установка шарового крана между насосом и обратным клапаном. Важна последовательность: насос → обратный клапан → шаровой кран. Если поменять местами обратный клапан и шаровой кран, обратный клапан окажется ниже по потоку от единственной точки отсечки. Когда в конечном итоге обратный клапан потребует ремонта, вам придётся слить воду из всего нагнетательного коллектора, чтобы добраться до него. Это займёт полдня, тогда как отсечка должна была занять всего 20 минут.
- Неучёт совместимости с оборудованием при выборе типа обратного клапана. Стандартный обратный клапан с металлическим шарнирным штифтом заклинит в течение нескольких недель в трубопроводе для шлама, содержащего абразивные твердые частицы. Пружинный тарельчатый обратный клапан с тонкой пружиной потеряет натяжение в течение нескольких месяцев в трубопроводе с высокотемпературным паром. Шаровые обратные клапаны, благодаря своему самоочищающемуся механизму качения, как правило, являются лучшим выбором для работы в условиях загрязненных или вязких сред. Вращающийся шарик непрерывно очищает седло и предотвращает накопление загрязнений.
Заключительное замечание
Выбор между шаровым краном и обратным клапаном — это неверный подход. Настоящая задача заключается в том, чтобы понять, какое место занимает каждый из них в системе, и, как правило, как разместить их последовательно, чтобы обратный клапан автоматически защищал оборудование, а шаровой кран обеспечивал операторам точки отсечки, необходимые для технического обслуживания. Правильный выбор последовательности, расчет размеров и подбор материалов еще на этапе разработки технических требований позволяет избежать дорогостоящих ремонтов, которые накапливаются в списке невыполненных работ по техническому обслуживанию: заклинившие штоки, незаметные отказы обратных клапанов, повреждения от гидравлического удара. Правильно подобранная пара клапанов может работать годами с минимальным вмешательством. Неудачный выбор даст о себе знать уже в течение первого квартала.
Ссылки
- Филип Л. Скоузен. Справочник Valve, 3-е издание. McGraw-Hill, 2011.
- ASME B16.34. Клапаны — с фланцевым, резьбовым и приварным соединением. Американское общество инженеров-механиков.
- Стандарт API 6D. Технические условия на арматуру для трубопроводов. Американский институт нефти.
- ISO 15848-1. Промышленные клапаны — Методы измерения, испытания и аттестации для определения неорганизованных выбросов. Международная организация по стандартизации.
- https://www.vincervalve.com/
- https://www.vincervalve.com/contact/
- https://www.vincervalve.com/about-us/