Щитовой затвор представляет собой вертикально перемещаемый затвор, используемый для регулирования или перекрытия потока воды и сточных вод в каналах, резервуарах и трубопроводах. Щитовые затворы в очистке сточных вод применяются на различных участках очистных сооружений — от входных сооружений до стадий обработки осадка — обеспечивая надёжное и не требующее значительного технического обслуживания управление потоком в критически важных точках технологического процесса.
Как производитель щитовых затворов и мировой поставщик данного оборудования, компания Vortex Engineering предлагает широкий выбор конструктивных решений для различных геометрий каналов, рабочих напоров и требований к приводу.
Что такое щитовой затвор?
Щитовой затвор представляет собой плоский затвор, регулирующий поток за счёт изменения своего вертикального положения внутри жёсткой рамы. При поднятом затворе поток свободно проходит под ним или через открытый проём. При опускании затвор прижимается к раме с помощью резиновых уплотнений EPDM, полностью перекрывая или значительно уменьшая поток через проём.
Термин «penstock» наиболее широко используется в Великобритании и странах Содружества. В Северной Америке такое же устройство часто называют sluice gate или slide gate. Все три термина обозначают один и тот же основной тип плоского вертикально перемещаемого затвора для регулирования потока в открытых каналах и резервуарах.
Как работает щитовой затвор?
Щитовые затворы работают по простому механическому принципу: плоский щит перемещается вертикально внутри рамы по направляющим с помощью узла шпинделя и гайки. Шпиндель вращается приводом — ручным маховиком, редукторным маховиком или электроприводом, — который преобразует вращательное движение в линейное вертикальное перемещение щита.
Щит герметизируется относительно рамы с помощью резиновых уплотнений EPDM по всем четырём сторонам, обеспечивая низкий уровень утечек даже при значительном давлении воды. Для щитовых затворов Vortex Engineering расход утечки составляет приблизительно 0,02 л/с на метр длины уплотнения при давлении со стороны прижатия щита к раме и 0,04 л/с на метр при давлении с противоположной стороны при напоре воды до 6 м. Эти значения могут быть адаптированы в соответствии с конкретными требованиями проекта.
Шпиндель может быть выдвижного типа — при открытии затвора он перемещается вверх, обеспечивая визуальную индикацию положения щита, — или невыдвижного типа, при котором шпиндель остаётся неподвижным, а щит перемещается посредством резьбовой гайки. Невыдвижные шпиндели предпочтительны там, где пространство над затвором ограничено.
Типы щитовых затворов
Щитовой затвор настенного типа
Щитовой затвор настенного типа устанавливается на плоскую бетонную или кирпичную стену либо встраивается в неё. Рама закрепляется на поверхности стены, а щит перемещается внутри неё, открывая или перекрывая проём в стене. Настенные щитовые затворы являются наиболее распространённым типом на очистных сооружениях и применяются во входных каналах, разделительных стенках резервуаров, переливных сооружениях и в других местах, где имеется плоская поверхность стены для монтажа.
Щитовой затвор канального типа
Щитовой затвор канального типа предназначен для установки по всей ширине открытого канала. В отличие от настенного исполнения, рама устанавливается между противоположными стенками канала, а щит опускается вниз, перекрывая поперечное сечение канала. Щитовые затворы канального типа применяются в подводящих и распределительных каналах, а также в байпасных сооружениях.
Водосливной щитовой затвор
Водосливной щитовой затвор сочетает функции обычного щитового затвора и водослива, интегрированного в конструкцию щита. При частичном открытии верхняя кромка щита работает как водослив, регулируя уровень воды перед затвором и позволяя потоку переливаться через верхнюю кромку.
Водосливные щитовые затворы применяются в сооружениях регулирования перелива, а также для управления уровнем очищенного стока.
Наклонный водосливной щитовой затвор
Наклонные водосливные щитовые затворы применяются там, где требуется точное и непрерывное регулирование уровня перелива, например в отводящих лотках вторичных отстойников и сооружениях ливневого перелива.
Основные компоненты щитового затвора
Щитовой затвор состоит из шести основных компонентов, каждый из которых выполняет определённую функцию:
Рама. Рама является неподвижным несущим элементом, который поддерживает щит и задаёт направление его вертикального перемещения. Она воспринимает гидростатическую нагрузку, передаваемую от щита, и передаёт её на окружающую строительную конструкцию.
Щит. Щит представляет собой подвижную пластину, которая открывает и перекрывает проходное сечение. В зависимости от условий установки щит проектируется для восприятия давления с передней или задней стороны — это должно быть указано на стадии проектирования.
Уплотнения. Резиновые уплотнения EPDM устанавливаются по периметру щита и обеспечивают герметичное закрытие относительно поверхности рамы. Компания Vortex Engineering использует уплотнения профиля «P» и двухлепестковые уплотнения, обеспечивающие надёжную герметизацию для всего диапазона размеров затворов.
Шпиндель. Шпиндель — это приводной вал, преобразующий вращение привода в перемещение щита. Он изготавливается из нержавеющей стали для защиты от коррозии в условиях сточных вод. Количество шпинделей зависит от ширины затвора — для более широких щитов применяется несколько шпинделей, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки.
Гайка. Гайка входит в зацепление с резьбой шпинделя и соединена со щитом. При вращении шпинделя гайка вместе со щитом перемещается вертикально. В конструкциях с невыдвижным шпинделем гайка перемещается по неподвижному шпинделю.
Привод. Привод вращает шпиндель. Его выбор зависит от требуемого усилия, частоты срабатывания и необходимости дистанционного или автоматического управления.
Варианты привода щитового затвора
Ручной маховик. Самый простой и экономичный вариант привода. Подходит для щитовых затворов, которые используются нечасто и к которым обеспечен удобный ручной доступ. Маховик устанавливается непосредственно на шпиндель или на расположенный над ним редуктор.
Редукторный маховик. Редуктор снижает усилие, необходимое для управления более крупными затворами или затворами, работающими при более высоком давлении воды. Редукторные маховики применяются там, где размеры щита или гидростатическая нагрузка делают прямое ручное управление затруднительным.
Электрический привод. Электроприводы обеспечивают дистанционное управление и интеграцию с системами управления очистных сооружений, включая SCADA и PLC. Они применяются там, где щитовые затворы должны работать часто, управляться дистанционно или являться частью автоматизированной технологической последовательности. Для специальных применений также доступны гидравлические и пневматические приводы.
Щитовые и шлюзовые затворы — в чём разница?
На практике щитовые и шлюзовые затворы представляют собой один и тот же тип оборудования — плоский затвор, вертикально перемещающийся для регулирования потока. Терминология различается в зависимости от региона и отрасли:
- Penstock — термин, широко используемый в Великобритании, Европе и странах Содружества; применяется в водоснабжении и очистке сточных вод.
- Sluice gate — распространён в Северной Америке и на международном рынке; используется в системах управления водными ресурсами, орошения и очистки сточных вод.
- Slide gate — более общий термин, используемый как в промышленности, так и в системах управления водными ресурсами.
Все три термина описывают один и тот же основной принцип работы. Когда инженеры из разных регионов используют термины penstock, sluice gate или slide gate в контексте очистки сточных вод, как правило, речь идёт об одном и том же типе оборудования.
Применение щитовых затворов в очистке сточных вод
Щитовые затворы применяются на различных участках типичных очистных сооружений:
Входные сооружения. Щитовые затворы на входе очистных сооружений регулируют поток, поступающий на сооружения предварительной очистки, и позволяют изолировать отдельные технологические линии для технического обслуживания или аварийного байпаса.
Распределительные каналы. На очистных сооружениях с несколькими параллельными технологическими линиями щитовые затворы в распределительных каналах регулируют распределение потока между линиями и позволяют выводить отдельные линии из эксплуатации без остановки всего объекта.
Первичные отстойники. Щитовые затворы позволяют изолировать отдельные отстойники для очистки и технического обслуживания. Водосливные щитовые затворы регулируют уровень перелива в отводящих каналах отстойников.
Аэротенки. Щитовые затворы регулируют поток между зонами аэрации и позволяют изолировать отдельные резервуары в многосекционных системах активного ила.
Вторичные отстойники. Щитовые затворы и наклонные водосливные щитовые затворы используются для регулирования уровня очищенного стока и распределения потока возвратного активного ила.
Обработка осадка. Щитовые затворы в гравитационных сгустителях и резервуарах хранения осадка регулируют отвод осадка и позволяют изолировать резервуары для технического обслуживания.
Сооружения ливневого перелива. Щитовые затворы в байпасных и переливных камерах регулируют перенаправление потока в периоды пиковых дождевых нагрузок, предотвращая гидравлическую перегрузку технологического процесса очистки.
Материалы и стандарты
Щитовые затворы Vortex Engineering полностью изготавливаются из нержавеющей стали, выбранной для обеспечения длительного срока службы в условиях очистных сооружений, где углеродистая сталь подвержена быстрой коррозии.
Рама и щит: Нержавеющая сталь AISI 304 в стандартном исполнении; AISI 316 доступна для более агрессивных условий или там, где требуется повышенная стойкость к хлоридам.
Уплотнения: Резина EPDM — устойчива к химическим веществам, содержащимся в сточных водах, и обеспечивает надёжную герметизацию во всём диапазоне рабочих условий.
Шпиндель и гайка: Нержавеющая сталь — устойчива к коррозии и сохраняет стабильность размеров под нагрузкой.
Крепёжные элементы: Нержавеющая сталь A2 или A4 в зависимости от условий эксплуатации.
Щитовые затворы Vortex Engineering проектируются в соответствии с признанными международными стандартами, включая BS EN 1092, DIN 19569 и AWWA, что обеспечивает соответствие требованиям международных проектов.
Часто задаваемые вопросы
Щитовой затвор представляет собой плоский вертикально перемещаемый затвор, который регулирует поток в открытых каналах и резервуарах — он устанавливается непосредственно в канале или в проёме стенки резервуара. Дисковый поворотный затвор — это поворотная арматура с диском, предназначенная для регулирования потока в закрытых трубопроводах. Эти устройства применяются для разных задач и не являются взаимозаменяемыми.
Да. Щитовые затворы Vortex Engineering могут проектироваться для работы как при давлении со стороны прижатия щита к уплотнениям (on-seat pressure), когда давление воды улучшает герметичность, так и при давлении с противоположной стороны (off-seat pressure), когда давление воды действует в направлении открытия щита. Требуемый вариант должен быть определён на стадии проектирования, поскольку он влияет на конфигурацию уплотнений и конструкцию рамы.
Размеры щитовых затворов подбираются с учётом размеров канала или проёма, расчётного уровня и давления воды, требуемой пропускной способности, а также доступного усилия привода. Компания Vortex Engineering выполняет расчёты размеров и оказывает поддержку при выборе оборудования в соответствии с конкретными требованиями проекта.
Щитовые затворы изначально проектируются как оборудование, требующее минимального технического обслуживания. При регулярных осмотрах следует проверять состояние и степень прижатия уплотнений, смазку шпинделя, наличие коррозии на открытых поверхностях и свободное перемещение щита. Для большинства объектов очистки сточных вод рекомендуется проводить осмотр один раз в год. Электроприводы требуют периодической проверки электрической части в соответствии с рекомендациями производителя.
Да. Для всех типоразмеров щитовых затворов Vortex Engineering доступны электроприводы, совместимые с системами управления SCADA и PLC. Дистанционная индикация положения, ограничение крутящего момента и концевые выключатели входят в стандартное оснащение электроприводов.
Компания Vortex Engineering проектирует и производит щитовые затворы в рамках полной линейки оборудования для регулирования потока и полного ассортимента оборудования для очистки сточных вод
