Спирателна арматура за водоснабдителни системи

Особености в експлоатацията на шибърите и бътерфлай клапите

Тръбопроводната арматура е основен елемент от всяка тръбопроводна система. Използването й позволява да се осигури нормално функциониране на системата и подпомага безпроблемната експлоатация. Арматурата, използвана във водоснабдителните системи, включва комплект от устройства, предназначени за контрол, управление и регулиране на процесите и параметрите на потока. Подпомага се обслужването, ремонтът и се осигурява надеждна работа на системата.

За успешното изпълнение на всички тези функции водопроводната арматура следва да отговаря на редица изисквания, като например: да съответства на външните и вътрешните натоварвания на тръбопровода, осигурявайки херметичност, да притежава необходимите хидравлични, кавитационни и противокорозионни свойства, да отговаря на необходимите изисквания за надеждност и т. н.
В съответствие със своето предназначение тръбопроводната арматура принципно се подразделя на спирателна, предпазна, регулираща и контролна. Основно предназначение на спирателната арматура е за еднократно или периодично пускане и спиране на потока във водопровода или в част от него. Към спирателната арматура се причисляват шибърите, бътерфлай клапите, вентилите и спирателните кранове. Сред най-широко застъпените спирателни органи в тръбопроводните системи са

Шибърите
Широкото им разпространение се дължи на малкото им хидравлично съпротивление, малките габаритни размери, възможността за дистанционно управление, не строго определената посока на преминаване на флуида. Сред посочваните им недостатъци са трудностите, свързани с ремонта на уплътнителните повърхности. Шибърите могат да бъдат клиновидни и паралелни, в зависимост от взаимното разположение на уплътнителните повърхнини. Подразделят се също на шибъри с въртящо се вретено и на такива с невъртящо се вретено. При паралелните шибъри за затваряне на проходното сечение се използват два успоредни един на друг диска. С уплътнителните си пръстени дисковете прилягат към пръстените на тялото. Като недостатък на паралелните шибъри може да се посочи бързото износване на уплътнителните им повърхнини, тъй като при отваряне и затваряне те се трият една към друга и с течение на времето това води до образуването на неплътности. Затварящото тяло при клиновидните шибъри има формата на клин, образуван от два отделни диска, сключващи помежду си известен ъгъл. Предимство на паралелните шибъри пред клиновидните е по-лесната обработка на уплътняващите пръстени, а така също по-малките усилия за отваряне на шибъра след дълъг период, през който той е бил в затворено положение.
По форма шибърите могат да бъдат плоски, овални и кръгли. Те могат да бъдат съответно за ниско, средно и високо налягане. За изработването на корпуса обикновено се използва чугун или стомана. От стомана обикновено се произвеждат шибърите, работещи при по-високи налягания. Шибърите могат да бъдат с ръчно, електрическо и хидравлично задвижване
Тези с ръчно задвижване се препоръчват в случаите, когато не се налага често затварянe на тръбопровода. При необходимост от системно отваряне и затваряна на тръбопровода се препоръчва използването на шибъри с електрическо задвижване. Електрическо задвижване се използва и при автоматизация на работата на шибърите. При наличие на опасност от прекъсване на електрозахранването на водопроводните съоръжения, автоматичното изключване на шибърите се осъществява с хидравлични задвижвания.
При използването на шибъри с големи диаметри се препоръчва да се предвидят байпасни линии. На байпасните линии се поставят шибъри с малки диаметри, които служат за изравняване на налягането преди и след спирателния орган. По този начин се улеснява отварянето на шибъра.

Присъединяване
Обикновено присъединяването на шибъра към тръбопровода е посредством фланци, а също така чрез заваряване и посредством резба. Сред основните предимствата на шибърите е добрата им херметичност. Като недостатъци могат да се посочат значителното тегло, габаритните размери, стойността и неравномерното нарастване на хидравличното съпротивление в процеса на затваряне.
Добре е да се има предвид, че се счита за нецелесъобразно използването на шибърите за регулиране на подаването, тъй като те не се предвиждат да работят частично отворени. В съвременната практика се отдава предпочитание на шибърите с уплътнения от еластомери - материали с високомолекулна структура. Използването на подобни уплътнения в голяма степен решава редица проблеми, свързани с осигуряването на добра херметичност, корозионна устойчивост, малки хидравлични съпротивления в продължение на целия експлоатационен срок. Достигат се необходимите санитарни норми и изисквания и не се допуска замърсяване. Съвременна тенденция в усъвършенстване на конструкцията на шибърите са безфланцовите шибъри, при които отпадат трудностите, свързани с използването на фланцови съединения и болтове.

Бътерфлай клапи
Сред арматурата, намираща широко приложение във водоснабдителните системи в качеството си на спирателен орган, са и бътерфлай клапите. Често те биват предпочитани пред шибърите поради по-малките им габарити, тегло и себестойност. Като техни предимства се посочват още високите показатели на надеждност, по-плавното изменение на хидравличното съпротивление при затваряне, възможността за работа в междинно положение на някои конструкции. Техни недостатъци се явяват по-високото хидравлично съпротивление и неудобствата, които могат да възникнат при почистване на водопровода.
Характерната конструкция на бътерфлай клапите е едно от основните техни предимства. Съществува значително разнообразие от конструктивни решения и използвани материали. Обща тенденция се явява широкото използване на синтетични материали и никел с цел създаване на херметичност и осигуряване на добри хидравлични, кавитационни и противокорозионни свойства.
За изработка на корпуса се използват различни марки стомана и сфероидален или обикновен чугун. Също така се предприемат мерки за защита от корозия с цел да се неутрализира въздействието на водата и почвата върху металните повърхности.
При бътерфлай клапите, затварящото устройство е с формата на диск, разположен перпендикулярно на оста на отвора. Отварянето или затварянето на вентила е чрез завъртане на диска на 90о . Дискът обикновено се изработва от неръждаема стомана или сплави от цветни метали. За постигане на добра херметичност, между затварящото устройство и корпуса на вентила, обикновено се използват уплътнителни пръстени. Използват се предимно меки, метални или тефлонови уплътнения в зависимост от конкретното приложение.

Задвижване - ръчно или автоматично
Бътерфлай вентилите могат да бъдат с ръчно или автоматично задвижване. При ръчното задвижване обикновено се използват лост или редуктор. При автоматичното задвижване се използват предимно електро- или пневмозадвижвания. Задвижването може да се осигурява или с постоянен въртящ момент, или посредством програмиран съобразно необходимия хидравличен режим. За много блогоприятен се счита програмираният режим на затваряне - бърз в началния стадий и забавен в края. Приема се, че по този начин би се осигурило равномерно изменение на хидравличното съпротивление, което от своя страна допринася за намаляване на опасността от повишаване на налягането над допустимото.

Вентили и  кранове
В качеството на спирателна арматура за тръбопроводи с неголеми диаметри се допуска използването на вентили и шибърни кранове. Вентилите са широко използвани спирателни органи, които обикновено се изработват с диаметри не по-големи от 300 мм. За тръбопроводи с неголеми диаметри могат да се използват и шибърни кранове. Проблемът при тяхното използване е голямото им хидравлично съпротивление и възможността да предизвикат хидравличен удар при бързото им затваряне. 

Спирателно-предпазна арматура
Предназначението й е да изключи тръбопровода при възникване на обратно движение на потока. Широко използвани във водопроводните системи, в качеството си на спирателно-предпазна арматура са обратните клапани. Монтират се на места, където не се допуска обратно движение на водата. Производителите предлагат различни конструкции обратни клапани. Условното им налягане обикновено варира в границите от 0,25 до 4 МРа и могат да бъдат с регулируемо и нерегулируемо затваряне.