Кому нужен обратный затвор с демпфером или противовесом

Обычный поворотный затвор закрывается под действием веса диска и обратного потока. На большинстве линий этого достаточно. Демпфер или противовес нужны там, где свободное закрытие вызывает гидравлический удар, либо, наоборот, диск не может устойчиво держаться в потоке. Таких случаев немного.

Что делает противовес

Противовес представляет собой рычаг с грузом, закрепленный на оси диска снаружи корпуса. Положение груза на рычаге и угол рычага относительно диска регулируются.

Настроек две:

• Помощь закрытию. Груз создает момент, который тянет диск к седлу. Затвор начинает закрываться раньше, еще при прямом потоке, и садится на седло до того, как поток развернется. Удар ослабевает.
• Помощь открытию. Груз частично уравновешивает вес диска. Затвор полностью открывается при меньшей скорости и создает меньшие потери. Такую настройку применяют на линиях с малым напором.

Что делает демпфер

Гидравлический демпфер присоединен к тому же внешнему рычагу. Он не мешает диску открываться и тормозит его на закрытии. Обычно первые 80–90 % хода диск проходит свободно, оставшуюся часть медленно, за несколько секунд. Время торможения регулируют дросселем.

Задача демпфера: не дать обратному потоку остановиться мгновенно.

Откуда берется удар

Скачок давления при мгновенной остановке потока равен произведению плотности, скорости ударной волны и изменения скорости потока. Для воды в стальной трубе волна идет со скоростью около 1200 м/с. Остановка обратного потока со скоростью 1 м/с дает скачок 1,2 МПа.

Обратная скорость набирается за время, пока диск идет к седлу. Чем быстрее поток разворачивается и чем медленнее закрывается затвор, тем сильнее удар.

Кому это нужно

• Насосные станции с высоким геодезическим подъемом. Столб воды в напорном водоводе после отключения насоса останавливается и идет назад за доли секунды. Это основной случай для демпфера.
• Параллельно работающие насосы. При остановке одного агрегата остальные продолжают держать давление в коллекторе, и обратный поток через остановленный насос возникает почти сразу. Затвор с противовесом, настроенным на закрытие, успевает сесть раньше.
• Длинные напорные трубопроводы. Чем длиннее линия, тем больше масса движущейся жидкости и тем дольше держится повышенное давление после удара.
• Диаметры от DN 200–300. Диск тяжелый, ход большой, время свободного закрытия измеряется секундами.

Кому не нужно

• Малые диаметры до DN 100: диск легкий, закрывается быстро.
• Короткие линии с низким напором.
• Горизонтальные трубопроводы, где поток останавливается плавно.
• Газовые и паровые линии: сжимаемая среда не дает удара такой силы.

На этих линиях дополнительные узлы только усложняют арматуру.

Как выбрать

Решение принимают по расчету переходного процесса. Проектировщик моделирует остановку насоса и получает скорость разворота потока. Ее сравнивают с временем закрытия затвора. Если обычный затвор не успевает, рассматривают три варианта: противовес, демпфер или замена на быстродействующий осевой клапан.

При заказе производителю сообщают схему линии, напор, длину трубопровода, число параллельных насосов. Серийные обратные затворы РТЗО11 и РТЗО12 изготавливают по техническим условиям завода, и возможность оснащения дополнительными устройствами уточняют на этапе запроса.

После монтажа настройку проверяют на реальной остановке насоса с манометром на напорной линии. Стрелка, которая подскочила выше рабочего давления и вернулась, показывает величину удара точнее любого расчета.