В промышленных трубопроводных системах шаровые и задвижные клапаны являются двумя наиболее часто используемыми запорными клапанами. Хотя оба предназначены для запуска и остановки потока жидкости, они значительно различаются по конструкции, принципам работы, сценариям применения и общим характеристикам. Понимание этих различий помогает инженерам делать обоснованный выбор, обеспечивающий эффективность, надежность и экономичность системы.

I. Ключевые различия в структуре и принципах работы

1. Различные механизмы открытия и закрытия.

Запорный клапан: диск перемещается вверх и вниз по траектории, перпендикулярной направлению потока. Закрытие клапана происходит, когда уплотнительные поверхности диска и седла полностью соприкасаются.

Задвижка: Задвижка перемещается вертикально подобно «задвижке», которая может быть полностью открыта или полностью закрыта, а герметизация достигается за счет поверхностного сжатия.

Это означает, что шаровые клапаны подходят для точного регулирования потока, в то время как задвижки в основном используются для полного открытия или полного закрытия.

2. Различия в конструкции траектории потока

В шаровом клапане S-образный канал потока заставляет рабочую среду менять направление, что приводит к увеличению сопротивления потоку.

Задвижка имеет прямоточный канал потока с минимальным сопротивлением и низким падением давления, что делает ее более подходящей для транспортировки на большие расстояния.

II. Различия в сценариях применения

1. Регулирование скорости против режима «включено/выключено»

Запорные клапаны могут использоваться для дросселирования и регулирования потока, что делает их подходящими для применений, требующих высокой герметичности и точного контроля потока, таких как пар, охлаждающая вода и различные технологические среды.

Задвижки не подходят для дросселирования, поскольку работа в частично открытом положении может вызвать вибрацию затвора, повреждение уплотнительных поверхностей и удары, вызванные потоком жидкости. Задвижки идеально подходят для трубопроводов большого диаметра, где требуется низкое сопротивление потоку и относительно низкая частота переключения, включая нефтепереработку, водоснабжение и водоотведение, а также системы электростанций.

2. Диапазон размеров и монтажное пространство.

Шаровые задвижки обычно используются в малых и средних размерах (чаще встречаются меньше DN50). Их корпус тяжелее и требует больше места для установки.

Задвижки подходят для средних и больших размеров. Благодаря более простой конструкции, они обеспечивают ценовое преимущество при больших габаритах.

III. Герметичность и номинальные значения давления

1. Различия в конструкции уплотнительной поверхности.

Запорный клапан имеет коническую уплотнительную поверхность, которая обеспечивает герметичное перекрытие потока за счет осевого сжатия, что облегчает достижение надежной герметизации.

В задвижке используются либо параллельные, либо клиновидные уплотнительные поверхности. Эффективность уплотнения в значительной степени зависит от давления, создаваемого задвижкой, и в большей степени определяется давлением рабочей среды в системе.

2. Адаптивность к давлению и температуре

Оба типа клапанов подходят для применения в системах со средним и высоким давлением, а также при высоких температурах. Однако шаровые клапаны обеспечивают лучшую производительность в системах, требующих частой работы или герметичности под высоким давлением, в то время как задвижки больше подходят для систем со стабильным давлением и нечастыми циклами работы.

IV. Различия в техническом обслуживании и сроке службы

1. Частота технического обслуживания и цикл замены.

В системах регулирования потока уплотнительные поверхности шаровых клапанов подвергаются эрозии под воздействием среды, что требует правильного выбора материалов и планового технического обслуживания.

В задвижках уплотнительные поверхности минимально контактируют друг с другом при полном открытии клапана, что приводит к меньшему износу и увеличению срока службы. Однако, если уплотнительные поверхности повреждены, ремонт может стать более сложной задачей.

2. Рабочий крутящий момент

Из-за изменения направления потока и особенностей уплотнения, для работы шарового клапана обычно требуется более высокий крутящий момент.

Задвижка имеет больший ход при открытии и закрытии, но требует меньшего крутящего момента, что делает ее более подходящей для электрических, пневматических и других автоматизированных приводов.

V. Стоимость и экономические соображения

При одинаковых размерах и характеристиках материалов шаровые задвижки, как правило, дороже задвижек, причем разница в цене становится более заметной в случае применения в системах с большими диаметрами.

Если условия эксплуатации требуют высокой герметичности, возможности регулирования потока или частого включения/выключения, то шаровой клапан обеспечивает лучшую экономическую выгоду. И наоборот, для систем большого диаметра, где необходимо низкое сопротивление потоку, задвижка, как правило, является более экономичным выбором.

Заключение

Запорные и вентильные клапаны предназначены для разных условий эксплуатации. Проще говоря:

Если для работы требуется регулирование расхода, быстрая смена режимов работы или высокая герметичность, выбирайте шаровой клапан.

Если приоритетами являются низкое сопротивление потоку, большой диаметр или длительная эксплуатация в полностью открытом состоянии → выберите задвижка .

Правильный выбор типа клапана значительно повышает эффективность оборудования и общую стабильность системы.

Вопросы и ответы – Часто задаваемые вопросы

В1: Может ли шаровой клапан Можно ли использовать в качестве замены задвижки?

В некоторых областях применения, связанных с малыми и средними диаметрами, да. Однако для длительной работы в режиме полного открытия/закрытия более подходящим вариантом является задвижной клапан из-за гораздо меньшего сопротивления потоку.

В2: Можно ли использовать задвижку для регулирования потока?

Не рекомендуется. Эксплуатация задвижки в частично открытом положении может вызывать вибрацию и удары, что приводит к быстрому износу.

Вопрос 3: Имеют ли шаровые и задвижные клапаны одинаковое направление открытия?

В отрасли принято считать, что клапан открывается против часовой стрелки, закрывается по часовой стрелке, но следует руководствоваться фактической маркировкой клапана.

Вопрос 4: Какой клапан обеспечивает лучшую герметизацию?

Шаровые клапаны, как правило, обеспечивают превосходную герметичность, что делает их более подходящими для применений со строгими требованиями к герметизации.

В5: Какой клапан больше подходит для электрического или пневматического привода?

Задвижки обычно предпочтительнее для трубопроводов большого диаметра. Если требуется регулирование расхода, то лучшим выбором будет шаровой клапан в сочетании с приводом.