Виды заслонок. Основные типы и виды трубопроводной арматуры

Главная

Канализация

→ Типы и виды трубопроводной арматуры

Краны шаровые, вентили, клапаны запорные, задвижки, дисковые затворы, регуляторы давления, регуляторы температуры, элеваторы, гидроэлеваторы, фильтры, виброкомпенсаторы, грязевики абонентские, запорные устройства и рамки указателей уровня.
Клапаны смесительные и регулирующие, краны и клапаны распределительные.
Клапаны предохранительные и обратные, устройства импульсно-предохранительные и мембранно-разрывные.
Обратные клапаны и затворы трехэксцентриковые, клапаны невозвратно-запорные и невозвратно-управляемые, шиберные задвижки (гильотинного типа).
Конденсатоотводчики.

1.Запорнаяарматура

Основное назначение запорной арматуры - перекрывать поток рабочей среды в трубопроводе. Для этого применяются четыре основных типа трубопроводной арматуры: краны, клапаны, задвижки и затворы дисковые (стоит не забывать о различии между затворами, как одним из элементов запорного органа, и затвором - типом трубопроводной арматуры). Они отличаются способом перекрытия потока, т.е. формой основ-ной детали (или деталей) затвора, характером перемещения затвора относительно седла (или седел) корпуса, а также направ-лением перемещения затвора по отношению к направлению по-тока среды.

В шаровом кране затвор имеет форму тела вращения (т.е. конус, шар или цилиндр) с отверстием для пропуска среды. При перекрытии потока затвор поворачивается вокруг своей оси за один оборот.

В зависимости от формы затвора, который в шаровых кранах называют пробкой, краны делятся на конусные, шаровые и цилиндрические.

В конусных шаровых кранах нужно создавать необходимое усилие прижатия конусных поверхностей пробки и корпуса. Это возможно сделать двумя путями. Один из них - с использованием резьбовой пары (гайка навернута на резьбовой хвостовик пробки) или пружины. Такие краны называют натяжными. Второй способ - при помощи затяжки сальника, создающей прижатие пробки к конусной поверхности корпуса и одновременно перекрывающей выход рабочей среды в атмосферу. Такой кран называют сальниковым или пробко-сальниковым.

По форме проточной части можно выделить краны проходные и трехходовые.

В клапане затвор (его обычно называют золотник) перемещается возвратно-поступательно в направлении, которое совпадает с направлением потока рабочей среды через седло.

При всем разнообразии конструкций запорных клапанов отметим только их отличия по форме проточной части для прохождения рабочей среды - проходные и угловые. Среди проходных выделяются клапаны прямоточные, внешним признаком которых служит расположение шпинделя не перпендикулярно, а наклонно к оси прохода корпуса.

В задвижках запорный орган, имеет форму клина или диска (дисков), перемещается как и в клапанах возвратно-поступательно, но перпендикулярно оси потока. При этом закрывается или открывается проход рабочей среды через кольцевые седла корпуса.

В зависимости от конструкции запорного органа задвижки подразделяются на параллельные, клиновые, шланговые и шиберные.

В параллельных задвижках (30ч6бр - самый яркий представитель этого вида) седла корпуса и соответственно два диска затвора располагаются параллельно друг другу. Прижатие затвора к корпусу в положении “Закрыто” происходит, как правило, за счет клинового устройства, помещенного между дисками затвора. В клиновых задвижках (30ч39р тип МЗВ) седла корпуса расположены под углом друг к другу. Затвор выполнен в виде клина или двух дисков, расположенных под углом. Имеются также задвижки только с одним плоским запирающим элементом, работающим с использованием самоуплотнения. Такие задвижки называют шиберными (гильотинного типа) .

Клиновые и параллельные задвижки изготавливаются с невыдвижным или выдвижным шпинделем. Отличаются они расположением резьбы шпинделя - внутри задвижки или вне зоны рабочей среды. Первые - меньше по габариту, но у них менее благоприятные условия для работы резьбовой пары шпиндель - ходовая гайка.

Также существует запорная арматура, в которой перекрытие потока среды осуществляется пережатием эластичного (как правило, резинового) шланга, внутри которого проходит среда. Шланг - специальный патрубок - помещен внутри корпуса. Движение деталей, пережимающих шланг - возвратно-поступательное перпендикулярно направлению потока среды - как в задвижках. Такие изделия называются -ШЛАНГОВЫЕ ЗАДВИЖКИ.

В дисковых затворах запирающий элемент (затвор) имеет форму диска. Открывание и закрывание прохода среды через кольцевое седло в корпусе происходит путем поворота (как правило, на 90 градусов) затвора вокруг ocи перпендикулярной направлению потока среды. При этом ось вращения диска не является его собственной осью. Следует заметить, что форма диска, в середине которого проходит его ось вращения, несколько напоминает бабочку, из-за этого иногда дисковые затворы называют - “затвор типа Баттерфляй”.

Очень часто необходимо контролировать уровень жидкости в сосудах, емкостях, котлах. Для этого используются системы указания уровня, состоящие из водомерных стекол (стекла Клингера) и запорных устройств (12б1бк, 12б2бк, 12б3бк, 12с13бк, 12нж13бк, 12кч11бк). Запорные устройства указателей уровня примыкают к запорной арматуре (по назначению) и используются для выпуска воздуха при заполнении системы, а также при замене водомерного стекла.

Полный комплект запорных устройств, включает в себя верхнее и нижнее устройства (соответственно устанавливаются над и под стеклом) и спускного крана для продувки. Запорные устройства бывают кранового или вентильного типа. Вторые, как правило, имеют специальные клапаны, автоматически перекрывающие проход среды при поломке стекла. Управляются запорные устройства вручную.

2. Регулирующая арматура

Регулировка параметров рабочей среды включает в себя немало функций. Это и регулировка расхода среды, поддержание давления среды в заданных пределах, и смешивание различных сред в необходимых пропорциях, и поддержание заданного уровня жидкости в сосудах, и другие. При этом в зависимости от различных условий эксплуатации применяются разные виды управления регулирующей арматурой. Обычно, это управление с использованием внешних источников энергии по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Применяется также управление автоматическое непосредственно от рабочей среды.

В то же время, хотя и встречается не так часто, используется ручное управление - затвор устанавливается вручную в определенное постоянное положение относительно седла в корпусе. Этим обеспечивается заданный максимальный расход рабочей среды через проходное сечение регулирующего органа.

Требования, предъявляемые к каждому виду регулирования с учетом параметров рабочих сред (давление, температура, химический состав и др.), определяют многообразие конструктивных типов регулирующей арматуры. Наиболее часто встречаются регулирующие клапаны, регуляторы давлния прямого действия, регуляторы уровня и смесительные клапаны.

3. Распределительная арматура

Из числа наиболее часто применяемых следует назвать два типа: трехходовые краны и клапаны электромагнитные распределительные (или распределители электромагнитные).

Кран распределительный трехходовой аналогичен по основным конструктивным характеристикам крану проходному. Но если последний имеет два патрубка для присоединения к трубопроводу, то кран распределительный является трехходовым, т.е. имеет три присоединительных патрубка; один входной и два выходных. Соответственно конструкция затвора крана позволяет при его повороте направить поток рабочей среды в необходимом направлении. Управление такими кранами - как правило, ручное.

Распределительный клапан (распределитель) с электромагнитным приводом предназначается для дистанционного управления гидравлическими или пневматическими приводами арматуры, путем отбора проб воздуха из нескольких объектов и для некоторых других функций.

Серийно выпускаются четырехходовые распределители, которые имеют присоединительные патрубки для приема рабочей среды, подачи ее в нужном направлении и для выпуска отработанной среды. Применяются они для управления приводами двустороннего действия. Управление осуществляется электромагнитным приводом. Выпускаются также различные конструкции трехходовых, четырехходовых и многоходовых распределителей с различными видами электромагнитных приводов.

4. Предохранительная арматура

Для обеспечения защиты трубопровода и оборудования в системе от повышения давления сверх допустимого, применяются в основном три типа арматуры: предохранительные клапаны, импульсно-предохранительные устройства и мембранные разрывные устройства. Общий принцип их действия заключается в следующем: при нарушении режима технологического процесса в системе давление рабочей среды повышается до той величины, которая может привести к повреждению трубопровода и оборудования. В этих условиях защитные устройства автоматически срабатывают, сбрасывая избыток рабочей среды до восстановления нормального рабочего давления в трубопроводе.

Различия в способах срабатывания и соответственно конструктивных исполнениях защитных устройств определяются конкретными условиями их эксплуатации.

К предохранительной арматуре относятся также дыхательные клапаны, которые предохраняют нефтяные резервуары от недопустимого повышения или понижения давления, возникающих под действием температурных режимов окружающей среды.

Предохранительный клапан, предотвращая аварийное повышение давления, открывается и выпускает часть pабочей среды из трубопровода, после чего закрывается, восстанавливая рабочее давление. Затвор клапана в закрытом положении прижимается к седлу усилием, которое противодействует давлению на него со стороны рабочей среды. По способу создания этого усилия клапаны делятся на рыжачно-грузовые и пружины. В рычажно-грузовых клапанах давлению среды на золотник противодействует усилие, передаваемое от груза, закрепленного на рычаге. В пружинном клапане - сила пружины.

В выпускаемых клапанах предусмотрена возможность использования их в различных диапазонах давлений рабочей среды, при которых клапан должен срабатывать.

В рычажно-грузовых это осуществляется установкой груза определенной массы на соответствующем плече рычага, в пружинных - большим или меньшим поджатием (настройкой) пружины.

В рычажно-грузовых клапанах для этого используется рычаг, на котором укреплен груз. В пружинных - рычаг, специально предназначенный для этой цели.

Важной характеристикой является высота подъема золотника при срабатывании, так как этим определяется пропускная способность клапана. По этой характеристике предохранительные клапаны делятся на полноподъемные, у которых высота подъема составляет 1/4 или более диаметра седла, и малоподъемные, где этот показатель составляет не более 1/20.

Рычажно-грузовые клапаны - малоподъемные, пружинные - как мало, так и полноподъемные.

Импульсно-предохранительное устройство (ИПУ) выполняет ту же функцию, что и предохранительный клапан, но применяется для защиты систем с высокими рабочими параметрами при необходимости сброса больших количеств рабочей среды. ИПУ состоит из главного предохранительного клапана с большой пропускной способностью и импульсного клапана, управляющего приводом главного клапана.

Импульсный клапан открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет ее в поршневой привод главного клапана, который при этом открывается и сбрасывает избыточное количество среды. Применяются ИПУ на тепловых электростанциях для пара высоких давлений и температур, а также в системах атомных электростанций.

Мембранное разрывное устройство применяется на трубопроводах с высокой токсичностью или агрессивностью рабочей среды, когда протечка через запорный орган предохранительного клапана абсолютно недопустима. Назначение такого устройства состоит в том, чтобы при нормальных условиях работы установки надежно отделять технологическую линию от выпускной, а при возникновении аварийного давления путем разрушения мембраны открыть выход для избыточной среды. Разумеется, после срабатывания разрушенную мембрану следует заменить.

Дыхательные клапаны предназначены для предохранения резервуаров нефти и светлых нефтепродуктов от разрушений и деформаций вследствие чрезмерного повышения давления или образования вакуума.

В этих случаях клапаны автоматически обеспечивают сообщение газового пространства резервуара с атмосферой. В корпусе клапана - два седла (одно для давления, другое для вакуума). На каждом седле установлен затвор, прижатый грузами. При изменении давления в резервуаре сверх допустимых пределов, открывается проход для поступления в резервуар атмосферного воздуха при вакууме, либо для выпуска из резервуара паровоздушной смеси при избыточном давлении.

5. Защитная арматура

При работе трубопроводной системы могут возникнуть ситуации, когда на отдельных участках трубопровода происходит технологическое или аварийное падение давления, а на соседних участках рабочее давление сохраняется. В таких случаях возникает так называемый обратный поток рабочей cpeды недопустимый по отношению к оборудованию и трубопроводу (гидроудар, поломка насоса и т.п.). Для предотвращения возможности образования обратного потока среды применяются такие типы автоматически срабатывающей арматуры, как обратные клапаны и обратные затворы.

Такая арматура устанавливается, например, за насосной установкой для ее защиты от обратного потока среды.

Клапаны обратные имеют затвор в виде золотника и в редких случаях - шара, совершающего возвратно-поступательное движение вдоль направления потока среды через седло корпуса. В основном они предназначены для установки только на горизонтальных участках трубопровода. Исключение составляют клапаны с пружиной, обеспечивающей посадку золотника на седло, клапаны специально предназначенные для вертикально расположения, а также клапаны с сеткой (приемные) для установки на вертикальной всасывающей линии перед насосом.

В затворах обратных затворный элемент (затвор) поворачивается вокруг горизонтальной оси, расположенной выше оси седла клапана, как правило, за пределами проходного отверстия седла. Затвор выполнен в форме диска, часто называемого захлопкой.

Затворы обратные могут устанавливаться как на горизонтальных, так и на вертикальных трубопроводах. Имеется несколько затворов, которые устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах больших диаметров.

Кроме срабатывающей только автоматически, имеется защитная арматура, в конструкции которой предусмотрено принудительное управление. Обратный клапан или затвор, имеющий принудительное закрытие называется невозвратно запорный клапан, а имеющий принудительно закрытие и открытие - невозвратно-управляемый клапан.

6. Фазоразделительная арматура

При работе энергетических и обогревательных установок часть пара, конденсируясь, превращается в воду. Для автоматического вывода из системы конденсата, который не участвует в рабочем или технологическом процессе, используются конденсатоотводчики.

Конденсатоотводчики бывают - термодинамические, поплавковые и термостатные.

В термодинамическом конденсатоотводчике затвором является тарелка, свободно лежащая на седле корпуса. Тарелка поднимается над седлом, открывая выход конденсата, и прижимается к седлу после его выхода. Этот процесс происходит автоматически при изменениях давлений под тарелкой и над ней, что вызывается различиями плотностей и температур пара и конденсата.

Некоторые термодинамические конденсатоотводчики снабжены устройством (обводом) для принудительного открывания и продувки.

В поплавковом конденсатоотводчике (иногда его называют “Конденсационный горшок”) по мере накопления конденсата поплавок всплывает, управляя выпуском конденсата.

В термостатном конденсатоотводчике затвор открывает отверстие для выпуска конденсата под воздействием сильфонного термостата или биметаллического элемента, paбота которых основана на использовании расширения тел при нагревании и разности температур между паром и конденсатом. Применение тех или иных типов конденсатоотводчиков определяется конкретными условиями установок и их эксплуатации.

Отправить заявку на данное оборудование можно на электронный адрес:

Трубопроводная арматура настолько разнообразна, что даже краткое описание основных её типов только по конструкции затвора занимает достаточно большой объём. Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, обладающими различными принципами конструкции затвора.

Сравнение трубопроводной арматуры различных типов

Преимущества вентилей

Основное преимущество вентилей — отсутствие трения уплотнительных поверхностей в момент закрытия, так как затвор движется перпендикулярно, что уменьшает опасность повреждения (задиров). Высота вентилей меньше, чем у задвижек, ввиду того что ход шпинделя невелик и обычно составляет не более четверти диаметра трубопровода. Однако строительная длина вентилей больше, чем у задвижек, так как требуется развернуть поток внутри корпуса.

Недостатки клапанов

Недостатком клапанов является большое гидравлическое сопротивление , вследствие того что

направление потока рабочей среды изменяется внутри корпуса устройства дважды
мало проходное сечение седла.

Вентили эксплуатируются только при определенном направлении движения рабочей среды: поток должен подтекать под тарелку и в закрытом положении давить на тарелку со стороны седла. При открывании вентиля давление способствует отрыву тарелки от седла. Если же вентиль будет ориентирован в противоположном направлении, то в закрытом состоянии давление будет придавливать тарелку к седлу и создавать значительные трудности при открытии. Это может повлечь срыв тарелки со штока и вентиль выйдет из строя.

Заслонки

Рисунок 4. Заслонка
дроссельная фланцевая.

Заслонки (англ. butterfly valve) — устройства арматуры с затвором в виде диска или прямоугольника, поворачивающимся на оси, расположенной перпендикулярно проходу. Затвор заслонки движется по дуге.

Применение заслонок

Заслонки наиболее часто используются на трубопроводах больших диаметров, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности запорного органа.

Заслонки применяют в вентиляции и кондиционировании воздуха на воздуховодах, а так же на различных газоходах, то есть там, где имеют место большие диаметры трубопроводов, небольшие давления и невысокие требования к герметичности.

По количеству установленных пластин различаются заслонки одинарные и многостворчатые. На капельных жидкостях заслонки применяют редко, так как их конструкция не обеспечивает надежной герметичности перекрытия прохода. На газах дроссельные заслонки (throttle) ввиду простоты конструкции и надежности применяют очень часто для регулирования и отключения расхода.

Конденсатоотводчики

Предназначены конденсатоотводчики (англ. steam trap) для вывода из газовой системы конденсата, не участвующего в рабочем или технологическом процессе. Конденсат сливается постоянно или периодически по мере его накопления в системе.

Конденсатоотводчики должны выпускать жидкость и задерживать газообразную фазу вещества, что осуществляется за счёт наличия гидравлического или механического затвора. Затвор должен надёжно выпускать конденсат при различных давлениях газа, температур конденсата и скорости его поступления в конденсатоотводчик.

Клапанные и бесклапанные конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики могут быть клапанными и бесклапанными. Бесклапанные конденсатоотводчики выпускают конденсат непрерывно, а бесклапанные — периодически при наступлении заданных условий.

Клапанные конденсатоотводчики являются двухпозиционными регуляторами, в которых роль чувствительного элемента и привода одновременно выполняет поплавок, термостат, биметаллическая пластина или диск.

Конденсатоотводчики в зависимости от принципа действия бывают:

закрытого типа,
открытого типа,
термодинамические,
термостатические,
сопловые,
лабиринтные.

Конденсатоотводчики поплавковые в зависимости от конструкции поплавка различают с открытым поплавком и с закрытым поплавком, а также с опрокинутым поплавком колокольного типа.

В поплавковых конденсатоотводчиках проходное сечение клапана для выпуска конденсата открывается при всплытии поплавка, с которым связан затвор клапана. Всплытие поплавка происходит в тот момент, когда уровень конденсата в корпусе конденсатоотводчика достигнет предельного значения. После открывания выпускного клапана часть конденсата выдавливается в конденсатную линию и поплавок снова опускается, перекрывая отверстие седла клапана.

Принцип работы поплавкового конденсатоотводчика таков же, как и принцип работы регулятора уровня (регулятора перелива).

Термостатные конденсатоотводчики

В конденсатоотводчиках термостатических или термостатных для управления затвором клапана используется термосильфон, расширяющийся при повышении температуры, биметаллическая пластина или диск. Работа таких конденсатоотводчиков основана на разнице температур паровой и жидкой фазы.

В термостатных сильфонного типа конденсатоотводчиках сильфон (тонкостенная гофрированная трубка) заполнен жидкостью, испаряющейся при температуре свежего пара, но находящейся в жидкой фазе при температуре конденсата. Так, например, при удалении конденсата с температурой 85…90°С используется смесь из 25% этилового спирта и 75 % пропилового спирта. Как только сильфон начинает омываться паром, жидкость испаряется, сильфон расширяется и перемещает клапан, закрывая отверстие для выпуска конденсата. В других конструкциях для этой цели применяют биметаллические пластины.

Термодинамические конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики термодинамические имеют непрерывное действие. Они широко распространены вследствие простоты конструкции, малым габаритам, надежности в работе, низкой стоимости, высокой пропускной способности и малым потерям пара.

Тарельчатый конденсатоотводчик

Тарельчатый конденсатоотводчик имеет лишь одну подвижную деталь — тарелку, свободно лежащую на седле. Проходящий конденсат приподнимает тарелку и выходит через отводной канал. При поступлении пара тарелка прижимается к седлу в связи с тем, что высокие скорости истечения пара создают под ней зону пониженного давления.

Лабиринтные конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики лабиринтные также имеют непрерывное действие. Они содержат устройство в виде лабиринта, которое создает большое гидравлическое сопротивление газу, а конденсату — значительно меньшее. Вследствие этого конденсат проходит через конденсатоотводчик, а пар задерживается.

Сопловые конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики сопловые также действуют непрерывно. Они содержат устройство в виде ступенчатого сопла, которое также обладает значительным различием в сопротивлении для конденсата и газообразной фазы.

Недостатки конденсатоотводчиков

Конденсатоотводчики — малонадежные устройства, нуждающиеся в частой ревизии.

Краны

Кран (англ. tap valve) — трубопроводное устройство с затвором в форме тела вращения, поворачивающимся вокруг своей оси на 90° по отношению к оси движения потока рабочей среды.

Рисунок 6. Кран шаровый
нержавеющий
с соединительными фланцами.

Затвор крана иногда называют пробкой. Пробка крана имеет отверстие, перпендикулярное оси тела вращения, предназначенное для прохода среды. Если кран открыт, отверстие пробки располагается соосно оси движения среды, если кран закрыт, отверстие пробки перпендикулярно потоку.

В отличие от вентиля и задвижки, для того, чтобы открыть или закрыть кран, требуется совершить не несколько оборотов шпинделя, а всего один поворот пробки на 90º. Следовательно, краны, как правило, снабжают не маховиком, а рукояткой.

В зависимости от числа рабочих положений пробки кранов бывают двухходовыми или трехходовыми.Принципиально могут быть краны и на большее число положений, однако они нашли применение только в лабораторной арматуре. В зависимости от формы отверстий на пробке краны могут выполнять различные функции

В зависимости от формы тела вращения, образующего затвор, краны бывают:

цилиндрическими,
конусными,
шаровыми.

Для герметичности затвор должен быть смазан, чтобы смазка заполнила микрозазоры между поверхностью пробки и корпуса, и уменьшала усилия, требуемые на поворот пробки.

Пробка должна быть постоянно прижата к поверхности корпуса. В зависимости от способа прижатия пробки различают сальниковые и натяжные краны.

В сальниковых кранах между крышкой крана и верхним торцом пробки расположена упругая сальниковая набивка, создающая постоянное усилие, прижимающее пробку к корпусу.

В натяжных кранах снизу пробки расположен стержень с резьбой, проходящий через отверстие в корпусе. Прижатие пробки осуществляется посредством пружины, надеваемой на винт и стянутой гайкой. Натяжные краны более надежны , так как в них работа крана не зависит от свойств сальниковой набивки, которая со временем теряет свои упругие свойства. Поэтому натяжные краны используют в газоснабжении.

Конусные краны

Преимуществом конусных кранов является невысокая стоимость , малое гидравлическое сопротивление, простота конструкции и ревизии.

Недостатком таких кранов является большое усилие, требуемое на поворот пробки. По истечении некоторого срока работы (в зависимости от качества воды в системе) микрозазоры между поверхностью корпуса и пробки зарастают отложениями - пробка «прикипает». В этик условиях на поворот пробки требуется настолько большое усилие, что возможно поломка крана.

Регуляторы давления, расхода и уровня

Рисунок 7. Регулятор давления
с присоединительными фланцами

Назначение регуляторов

Регуляторы (редукторы) давления, расхода и уровня предназначены для автоматического поддержания соответствующего параметра без использования вторичных источников энергии.

Конструкция регуляторов

Регулятор по конструкции представляет из себя клапан с пневмо- или гидроприводом мембранного, сильфонного или плунжерного типа, а так же специальную установочную пружину, предназначенную для подстройки регулятора на требуемое значение параметра. Конструкции регуляторов необычайно разнообразны.

Подразделяются регуляторы уровня на:

регуляторы питания, в которых уровень поддерживается за счет периодического добавлением жидкости в сосуд, и
регуляторы перелива, в которых происходит слив избытка жидкости.

Регулятор давления

Рассмотрим регулятор давления на примере редуктора газового баллона. Отверстие входного патрубка для подачи газа является седлом клапана, к которому прижимается тарелка клапана, закрепленная на одном конце углового рычага. Второй конец рычага соединен с подвижной мембраной, на которую с внешней стороны действует сила атмосферного давления и сила сжатия установочной пружины, а с другой стороны — сила давления газа в полости регулятора. Ось вращения рычага закреплена на днище корпуса регулятора. Если давление одна из горелок газовой плиты будет закрыта, то уменьшится расход газа, в результате чего давление газа в полости редуктора начнет повышаться. Это приведет к перемещению мембраны, которая потянет за собой конец рычага, соединенный с нею. Второй конец рычага с закрепленным на нем клапанам так же переместится и прикроет отверстие для прохода газа. В результате этого давление газа в полости редуктора будет практически на постоянном уровне, так как ход клапана крайне мал и усилие установочной пружины при перемещении мембраны изменится незначительно.

Регулятор будет обеспечивать пропуск требуемого расхода газа при постоянном значении давления перед горелками.

Регулятор расхода

Рисунок 7. Регулятор
расхода
прямого действия
с соединительными
фланцами.

Работает регулятор расхода аналогично регулятору уровня, поддерживая постоянный перепад давления на некотором дросселирующем устройстве, например, диафрагме или регулируемом сопле. Так как коэффициент местного сопротивления дросселирующего устройства не изменяется, постоянный перепад давления означает, что скорость потока через дроссель постоянна и, следовательно, постоянен расход. Некоторые регуляторы имеют дроссель, конструкция которого позволяет регулировать его сопротивление, подстраивая регулятор на требуемое значение расхода. Чаще, однако, сопротивление дросселирующего устройства оставляют постоянным, а изменяют сжатие установочной пружины, что позволяет регулировать перепад давления на дросселе и, следовательно, расход через регулятор.

В регуляторах важным принципом является разгрузка клапана от одностороннего давления рабочей среды, что позволяет значительно уменьшить усилия, требуемые на перемещение рабочего органа. Наиболее совершенным видом разгрузки является двухседельная конструкция клапана, когда усилия, действующие на две тарелки, противоположны по направлению и взаимно компенсируются. Однако в такой конструкции корпус сложнее изготовить корпус и тяжелее обеспечить полную герметичность закрытия двух клапанов одновременно. Несмотря на такие трудности, эта конструкция очень широко применяется в современных регуляторах.

Заключение

Важное значение в надежности функционирования трубопровода имеет не только арматура, но и , например, .

Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, обладающими различными принципами конструкции затвора. Основные типы трубопроводной арматуры по принципу затвора — задвижки, клапаны, заслонки, краны, мембранные клапаны, шланговые клапаны, регуляторы давления, расхода и уровня, конденсатоотводчики — были кратко освещены в этой статье.

Список литературы

Промышленная трубопроводная арматура: Каталог, ч. I / Сост. Иванова О. Н., Устинова Е. И., Свердлов А. И. - М. : ЦИНТИхимнефтемаш, 1979. - 190 c.
Промышленная трубопроводная арматура: Каталог, ч. II / Сост. Иванова О. Н., Устинова Е. И., Свердлов А. И. - М. : ЦИНТИхимнефтемаш, 1977. - 120 c.
Арматура энергетическая: Каталог-справочник / Сост. Матвеев А. В., Закалин Ю. Н., Беляев В. Г., Филатов И. Г... - М. : НИИЭинформэнергомаш, 1978. - 172 c.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете

Федеральное агентсво по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафеда: «Транспорт и хранение нефти и газа»

Контрольная работа

на тему: «Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция»

Выполнил: студент группы ГРз-07-02

Политаев М.А.

Проверил: преподаватель

Фазлетдинов Р.А.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматура для управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой, путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

Запорная - предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;

Регулирующая - предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии;

Распределительная - предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

Предохранительная - предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды., защитная (отсечная) предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.

Фазоразделительная - предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорный элемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологических процессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводов устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Задвижки разделяют на несколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком. Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2 м.

Рисунок 1 Задвижка ЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)

Таблица 1 Технические характеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ

Технические характеристики
	14 (140)
2.Условный проход, мм	65
	393 (120)
4. Исполнение задвижки	К1
5. Задвижка	Корпус литой
6. Установленный срок службы ЗМС	Не менее 12-15 лет
7. Конструкция задвижки	Невыдвижной шпиндель
8. Замена манжет	Под давлением

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвеска подъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин с ЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второе число – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района; исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2S и СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированной и низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.

Арматура включает трубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, дроссели.

Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а также для выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Колонны подъёмных труб подвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.

Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная – на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.

Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубной головки, наружная – на муфте в крестовине.

Рисунок 2 Арматура фонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

(для УЭЦН, ППД и фонтанных скважин)

Ёлка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций.

В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Таблица 2 Технические характеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

Технические характеристики
1. Рабочее давление, МПа (кг/см 2)	21 (210)
2.Условный проход, мм: ствола/боковых отводов	65/65
3.Температура рабочей среды не более К (С 0)	393 (120)
4. Подвешиваемая труба	НКТ-73 ГОСТ 633-80
5. Тип запорного устройства	Задвижка ЗМС 65х21
6. Обеспечение замены манжет в МЗС под давлением	21 МПа
7. Тройник	Корпус литой
8. Задвижка	Корпус литой
9. Крестовина	Корпус литой / поковка
10. Переходник	Корпус литой / поковка
Установленный срок службы арматуры и ЗМС	Не менее 12-15 лет

Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.

Фонтанные арматуры классифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:

Рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70, 105 МПа);

Схеме исполнения (6 схем);

Числу спускаемых в скважину рядов труб;

Конструкции запорных устройств;

Размерам проходного сечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).

Все фонтанные арматуры применяются с колонными головками ООК1 10"" ´ 9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головка конструкции ЦНИЛ "" ГАНГ "".

Колонные головки, как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины как инженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсадной колонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве между соседними колоннами труб.

Рисунок 3 Обвязка колонная головка ОКК1-35 К1 ХЛ

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Условия работы колонной головки достаточно сложны: нагрузка от веса обсадных колонн может превышать в глубоких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление среды, контактирующей с ними. Нарушение надежности колонной головки неизбежно ведет к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в отдельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Рисунок 4 Затвор поворотный

Затвор – элемент трубопроводной запорной арматуры, где регулирующий (запорный) орган поворачивается вокруг оси, которая не является его собственной осью. Наиболее распространенной разновидностью этого типа трубопроводной арматуры является дисковый затвор, у которого регулирующий элемент сделан в виде диска.

По виду обеспечения герметичности перекрытия потока жидкости дисковые затворы могут быть с уплотнением металл-металл, с мягким седловым уплотнением, с тефлоновым покрытием перекрывающих частей затвора. По типу присоединения его с системе водо- (трубо) провода затворы бывают с фланцами под сварку и под резьбовое соединение.

Управление затвором, в зависимости от усилия, необходимого для приведения его движущейся части с рабочее положение, может быть при помощи просто рукоятки, через редуктор, посредством пневматического привода или электрического. Материал и конструкция затвора должны быть таковы, чтобы он мог положенный срок работать не только на открытие-закрытие проходящей через него субстанции, но и регулировать проходящий объем. Для этого рукоятка затвора чаще всего выполняется с фиксатором, который позволяет стопорить рукоятку в различных угловых положениях.

Такие эксплуатационные свойства затворов, как удобство и простота их монтажа и замены уплотняющих элементов, достаточная долговечность (до 100 тысяч открытий-закрытий), относительно низкая стоимость привели к их широкому применению в трубопроводной отрасли.

Рисунок 5 Кран запорный

Кран запорный - один из видов запорной аппаратуры. Может быть выполнен из различных материалов: сталь, латунь, какой-либо пластик и др. Но устройство у них у всех одно и то же – корпус и запорный элемент. Запорный элемент может быть выполнен в виде цилиндра (цилиндрический кран) или в виде шара (шаровой). Реже в быту можно встретить кран с коническим запорным устройством.

По производительности краны запорные могут быть полнопроходным или полупроходными. Полупроходной кран – если перекрываемое отверстие по диаметру меньше диаметра подсоединяемых на вход и выход труб. И соответственно полнопроходной - когда оно такое же.

Основная задача запорного крана – перекрывать поток жидкости, проходящей через него. Т. е. у него два рабочих положения – открыто и закрыто. Понятно, что если ручку крана повернуть не на 90 градусов, а, скажем, на 45, то поток проходящей жидкости можно уменьшить грубо говоря в 2 раза. Таким образом, плавно меняя угол поворота ручки, можно плавно менять проходящий поток. Однако этого делать не рекомендуется, т. к. в зависимости от давления и состава жидкости кран запорный может повредиться, особо это касается острых кромок конструкции крана, которые могут сточиться, результатом чего при полном перекрытии жидкость может на выходе крана продолжать сочиться.

Запорные краны применяются как в промышленности (для транспортировки воды, нефтепродуктов, газа), так и в быту, для перекрытия в случае необходимости различных частей водопровода.

Рисунок 6 Вентиль

Вентили. Это еще один класс устройств запорной арматуры. Здесь запорный элемент находится на шпинделе. Вращательное движения в ту или иную сторону шпинделя (с помощью простого маховика или каких-либо приспособлений) преобразуется в возвратно-поступательное движение запорного элемента, который регулирует поток проходящей через него жидкости. Вращение шпинделя осуществляется или вручную (если усилие невелико) или с помощью какого-либо электрического (гидравлического) двигателя.

Массовый потребитель наиболее хорошо знаком именно с этим видом запорной арматуры в быту, т. к. различные модификации вентилей можно встретить в любой квартире, на загородном участке, в различного рода общественных помещениях и т. п.

Наиболее распространенный вид вентиля – это проходной вентиль, который устанавливается на прямолинейных участках трубопровода. Основной недостаток – достаточно высокое гидросопротивление и как следствие – наличие зоны застоя жидкости в районе установки такого вентиля. Этого недостатка лишен прямоточный вентиль, используемый в тех местах трубопровода, где не допускается снижения потока жидкости на выходе вентиля.

Также к наиболее распространенным типам вентилей относятся угловые (соединяет две взаимно перпендикулярные части трубопровода) и смесительные (смешивают два потока жидкости с целью, например, поддержания заданной температуры).

Рисунок 7 Клапан комбинированный многофункциональный типа ККМ

Клапан комбинированный многофункциональный ККМ-89х21 предназначен для установки вместо обратного клапана в компоновке колонны НКТ при добыче нефти электроцентробежными насосами (ЭЦН)

Таблица 3 Технические характеристики ККМ

Технические характеристики	ККМ-89х21
Рабочая производительность ЭЦН для работы клапана, м 3 /сут	80…800
Наружный диаметр, мм	89
Длина, мм, не более	370
Скорость подъема колонны, не более, м/с	0,3
Условный диаметр проходного отверстия, мм	32
Присоединительная резьба по ГОСТ 633-80	гладкая НКТ 73
Масса, кг, не более	10
Рабочее давление, МПа	21

Клапаны выполняют в трубопроводной арматуре роль своего рода датчиков, совмещенных с исполнительным устройством.

Основным типом являются предохранительные клапаны, которые осуществляют автоматический выпуск (в атмосферу или в специальные емкости) избытка жидкости или газа (пара) из трубопровода при образовании в нем давления, превышающего допустимое техническими параметрами, тем самым предотвращая аварию трубопровода. По типу исполнительного механизма они могут быть пружинными и рычажно-грузовыми.

Применяются также регулирующие, перепускные, распределительные, смесительные, отключающие клапаны, назначение которых несложно определить из их названия.

Отключающие клапаны осуществляют прекращение подачи жидкости или газа в трубопровод, начиная с его какого-то участка, при ее недопустимом расходе (например, при разрыве трубы).

Перепускной клапан поддерживает заданное давление в определенном участке цепи трубопровода путем частичного открывания и перепуска избытка жидкости или газа в другую ветвь трубопровода.

Распределительные клапаны (трехходовые или многоходовые) распределяют потоки рабочей среды в различные участки трубопровода, чаще с пульта управления, в связи с чем они часто имеют электромагнитный привод.

Смесительные клапаны используются, если необходимо смешивать различные среды, имеющие как различную температуру, так и различный состав. К таким клапанам предъявляются требования поддержания постоянного состава или температуры (или того и другого).

Регулирующие клапаны. Их задача регулировать расход протекающей по трубопроводу среды (жидкость, газ). Управляются они чаще всего от внешнего источника энергии.

Список используемой литературы

1. Справочник инженера по добыче нефти

2. Шуров В.А. ”Техника и технология добычи нефти» М.Недра,1983г

3. Бойко В.С. “Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений” М.Недра,1990г.

4. Каталоги заводов изготовителей нефтедобывающего оборудования

Укрытия от раздавливания транспортом. Наибольшее заглубление от поверхности земли до верха перекрытия каналов в любом случае принимается не менее 0,5 м. Классификация, достоинства и недостатки, область применения фланцевых соединений трубопроводов и арматуры Фланцы применяются для присоединения на различной фланцевой арматуры. Подбираются фланцы по условным проходам и давлениям, на которые...

Газонефтяной смеси, поднимающейся к устью. Фонтанный способ эксплуатации нефтяных скважин наиболее экономичен и выгоден. Выбрав темой диплома данный способ эксплуатации и наглядно продемонстрировав макет фонтанной арматуры крестового типа, я закреплю свои знания, а также обеспечу учебный кабинет техникума наглядным пособием. Модель-макет фонтанной арматуры крестового типа предназначен в качестве...

... ; не допускать случайного падения радиаторных печей; для свертывания резьбовых соединений этажестояков иметь трубные ключи, соответствующие диаметру свертываемых труб. По окончании монтажа смонтированная система отопления подвергается испытанию, проведение которого является весьма ответственной и небезопасной операцией. Испытание необходимо проводить в присутствии производителя работ (мастера). В...

Запорная арматура — это один из наиболее распространённых видов трубопроводной арматуры и предназначается для перекрытия потока рабочей среды с определённой герметичностью. По подсчётам экспертов, количество запорной арматуры составляет около 80% от общего количества применяемой трубопроводной арматуры. В результате проведённых археологических раскопок было установлено, что человек использовал запорную арматуру уже белее 5 тыс. лет назад. В древних египетских манускриптах найдена информация об организации водоснабжения и использовании при этом поворотных и дисковых клапанов. При более внимательном исследовании области применения запорной арматуры и определённой доли допущения, можно увидеть принципы её работы даже у человека и у животных: с помощью так называемой «живой запорной арматуры» перекрывается поток жидкости, удаляемой из организма.

К запорной арматуре, в зависимости от конструктивного исполнения, относятся краны, клапаны, задвижки и дисковые затворы. Иногда ошибочно термин клапан заменяют термином вентиль — это неправильно и в серьёзной технической литературе такая замена не допускается. Также необходимо отметить, что согласно ГОСТ Р 52720-2007 2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» не рекомендуется употреблять термины заслонка; поворотный затвор; герметический клапан; гермоклапан вместо термина дисковый затвор.

Кран

Краном называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси. Краны изготавливают из металлов и их сплавов или из пластика. Краны бывают неполнопроходными и полнопроходными. В неполнопроходных кранах диаметр внутреннего отверстия меньше диаметра трубы, к которой он присоединяется, а в полнопроходных кранах эти диаметры совпадают.

Одним из современных и самых прогрессивных типов кранов является, так называемый шаровой кран, который находит всё более широкое применение в разнообразных областях техники и в быту. Конструкция шарового крана достаточно простая и известна уже более 100 лет. Однако, первоначально она не получила такого широкого распространения, как сейчас, из-за невозможности обеспечить надёжное перекрытие потока рабочей среды. Позже появились новые материалы, которые позволили гарантировать надёжность перекрытия потока рабочей среды и существенно снизить усилия, требующиеся для управления краном. В шаровых кранах перекрытие потока рабочей среды осуществляется вращающейся пробкой сферической формы, внутри которой имеется сквозное отверстие. В зависимости от решаемой задачи, при повороте сферы на 90о происходит либо полное перекрытие потока рабочей среды, либо полное открытие этого потока. Возможны промежуточные положения сферы. В этом случае шаровой кран выступает в качестве регулятора потока рабочей среды. Шаровые краны, несомненно, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами кранов. К таким достоинствам можно отнести:

простоту и надёжность конструкции;
высокую герметичность;
относительно небольшие размеры;
простую форму проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
удобное управление;
малое время и незначительные усилия, необходимые для поворота.

Клапан — это тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. По существу, клапан представляет собой временное препятствие в трубе и чаще всего применяется для осуществления автоматического сброса избыточного количества рабочей среды. Тем самым предотвращаются аварии, вызванные чрезмерным давлением рабочей среды на стенки трубопровода. Конструктивно клапан состоит из корпуса, крышки, седла, затвора (заслонки) и штока. Рабочая среда поступает внутрь корпуса клапана и в зависимости от решаемой задачи полностью или частично перекрывает её поток. При этом поток рабочей среды может либо изменять своё направление движения либо сохранять его без изменения.

Задвижкой называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Запирающий элемент задвижки — шибер, незначительно выходит за пределы потока рабочей среды. Герметичность перекрытия потока обеспечивается за счёт прижима шибера к седлу напором потока рабочей среды. Не рекомендуется использовать задвижки для частичного перекрывания потока рабочей среды, т.к. при этом возникают вибрации, которые в скором времени приведут к разрушению арматуры. Задвижки бывают параллельными, клиновыми, с выдвижным или статичным штоком.

Дисковый затвор — это тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

Чаще всего дисковые затворы применяются на трубопроводах большого диаметра и при небольших давлениях потока рабочей среды. Наиболее характерными областями применения дисковых затворов являются:

системы водо-, тепло- и газоснабжения и распределения;
системы вентиляции и кондиционирования;
системы пожаротушения;
при работе с абразивными и слабоагрессивными рабочими средами.

Именно к работе дисковых затворов в таких областях предъявляются повышенные требования к надёжности и герметичности.

Как уже отмечалось в начале статьи, до 80% трубопроводной арматуры относится к категории запорной. Область её применения необычайно широка — это сверхвысокие и сверхнизкие давления, сверхвысокие и сверхнизкие температуры, токсичный и абразивный характер рабочей среды и т.д. Благодаря совершенствованию конструкции и использованию новых материалов происходит постоянное расширение области применения запорной арматуры и решаемых при этом задач. Выбрать требуемую арматуру порой бывает крайне затруднительно. В таких случаях предпочтительно обращаться к услугам специалистов, имеющих большой объём разносторонних знаний и богатый опыт. Зачастую только такие специалисты могут решить проблему подбора требуемой арматуры, её монтаж и техническое обслуживание.

Запорная арматура применяется в различных отраслях, имеющих дело с трубопроводами газообразных веществ, пара, воды, масла, нефтесодержащих субстанций и других жидкостей. Такая арматура необходима для отключения участков трубопроводов какой-либо системы, для производства монтажа или ремонта, прекращения подачи транспортируемых веществ потребителям, а также для дозирования отпуска этих веществ и защиты трубопроводной сети и её элементов от перегрузок.

Назначение и устройство

Основное назначение запорной арматуры – надёжно отключить участок трубопровода или связанных с ним иных трубопроводов и устройств от потока транспортируемой по ним среды, обеспечивая тем самым безопасность запланированных работ. Кроме отключения (отсечения) циркулирующей в системе среды, у арматуры имеются и иные предназначения. С её помощью можно регулировать, распределять, смешивать и удалять используемую среду.

В соответствии с конструкцией трубы, видом и параметрами потока среды подбираются необходимые запорные, регулирующие и сбросные устройства. Например, они должны соответствовать давлению в системе, виду и температуре среды, конструктивным особенностям трубопроводов (диаметру, типу соединений) и отвечать всем требованиям безопасности. По назначению запорные устройства делятся на несколько групп.

Общего назначения. Применяется на водо- и паропроводах, в линиях газа городских сетей и отопительных системах.
Специального назначения. Используется при высоком давлении, а также в случаях низких или высоких температур, токсичности, вязкости, коррозионной активности, радиоактивности и абразивности транспортируемых веществ.
Целевая арматура. Предназначается для отдельных случаев, предусмотренных техническим регламентом.
Сантехническая. Арматура небольших диаметров для бытовых устройств.
Судовая. Ею оснащаются морские и речные суда, выпускаются с учётом специфических условий эксплуатации.
Уникальная. Изготовляется по специальным заказам для промышленных и экспериментальных установок.

Имеются такие виды запорных устройств:

задвижки с чугунными и стальными корпусами;
запорные или запорно-регулирующие вентили;
краны различных типов и устройств;
дисковые затворы;
регулирующая арматура;
предохранительные и защитные изделия.

Все перечисленные запорные устройства схожи по конструкции. Они представляют собой герметически закрытый корпус с размещённым в нём запорным узлом. Этот узел должен герметично перекрывать трубопровод, на котором установлен, деля его на части – участки до задвижки по ходу среды и после неё. В состав запорного узла входят два основных рабочих элемента: седло и механизм запорного органа. Эти два устройства, соприкасаясь своими уплотнительными поверхностями, создают препятствие для движения используемой в трубопроводе среды. Кроме запорной части, арматура имеет детали соединения с трубопроводом: фланцы, патрубки с резьбой, гладкие патрубки для сварного соединения.

Классификация

Вся трубопроводная арматура классифицируется в нескольких категориях в зависимости от области применения, функционального назначения, конструктивных особенностей, материала, параметров среды, способа крепления.

По применению

Рассматриваются несколько видов арматуры по применению.

Запорная. Самый многочисленный класс устройств, составляющий примерно 3/4 всей используемой арматуры. Применяется для полного отключения потока среды в трубопроводе, а также её пуска при необходимости. Сюда входят: задвижки, вентили, краны, выпускаемые для трубопроводов различных диаметров, рабочих сред и параметров. Область применения таких устройств довольно широка: от запорной арматуры для трубопроводов пара, воды, газа до обычных вентилей для системы отопления и кухни.

Регулирующая. В этот вид устройств входят всевозможные регулирующие клапаны, называемые на производственных предприятиях регуляторами давления среды, уровня жидкости в сосудах, перепадов давления между различными средами, а также дросселирующая арматура. Регулирующие клапаны чисто запорными органами не считаются, поэтому обычно применяются с запорным узлом, состоящим из задвижек или вентилей, устанавливаемых как до регулятора, так и после него.

Предохранительная. Этот тип устройств обеспечивает защиту паропроводов, водопроводов, газопроводов и других трубопроводов с находящимся на них оборудованием от превышения давления сверх допустимого путём автоматического сброса части рабочей среды. Предохранительная арматура включает в себя следующие устройства: предохранительные клапаны, ИПУ (импульсно-предохранительные устройства), разрывные мембраны и клапаны перепуска среды.

Защитная. Применяется для защиты трубопроводов и оборудования от поломок и аварий при недопустимых для них параметров производственных технологических процессов, а также для исключения смены направления потока рабочей среды. В отличие от предохранительной арматуры защитные устройства ликвидируют аварийные ситуации без сброса рабочей среды из трубопроводов, действуя только на отключение движения рабочей среды. К таким устройствам относят обратные и отключающие клапаны.

Распределительно-смесительная. Такую арматуру ещё называют трёхходовой или многоходовой. Например, к ней относятся трёхходовые краны и распределительные клапаны. Применяются устройства для перемешивания сред или распределения рабочих потоков по направлениям.

Контрольная. Предназначается для контроля за уровнем жидкости в сосудах и котлах, используется в качестве запорной арматуры для контрольно-измерительных приборов. Это разные краны и клапаны для манометров, пробно-спускные краны и указатели уровня.

Фазоразделительная. Применяется с целью разделения рабочих сред, находящихся в разных состояниях и фазах. Этой арматурой являются, например, маслоотделители, отводчики конденсата и воздуха.

Следует отметить, что запорная арматура (задвижки, краны, вентили) должна использоваться только в двух рабочих положениях – «полностью открыта» или «полностью закрыта». Большая часть этих устройств не предназначена к эксплуатации в качестве регулирующей или дросселирующей арматуры. В ином случае она быстро выходит из строя: стираются сёдла, деформируются клапанные прокладки, арматура становится неплотной, уже не может удержать поток рабочей среды в запертом состоянии. Некоторым исключением из правил можно назвать шаровую арматуру: угол её раскрытия не имеет такого разрушающего влияния на плотность. Для шаровых устройств самым важным в продлении их срока службы является очистка используемой рабочей среды от твёрдых абразивных примесей, стирающих шары.

Для дренажных и продувочных систем высоких давлений на каждой линии используют по два запорных устройств, расположенных рядом. Один из них (первый по ходу среды) считается запорным, а другой – регулировочным. При кратковременной продувке дренажных линий первым из них открывается запорный, а потом уже – регулировочный вентиль. После проведения продувки закрытие вентилей производят в обратном порядке (сначала закрывают регулировочную арматуру). Такой порядок обеспечивает долгий срок службы запорного вентиля.

Задвижки используются в инженерных и промышленных трубопроводных сетях. Это могут быть водопроводы, паропроводы, системы отопления и канализации. Задвижки в зависимости от вида затвора бывают:

клиновые, устанавливаемые на канализацию и водопроводы различного назначения;
дисковые, применяемые для трубопроводов больших диаметров и малых давлений рабочей среды, их часто называют заслонками;
параллельные (двухдисковые), отличающиеся высокой надёжностью, их устанавливают в широком диапазоне давлений от двух до двухсот атмосфер и рабочих средах с повышенной температурой.

Вентиль – это запорное устройство, в котором перемещение затвора происходит за счёт простой резьбовой пары. Шток маховика соединён с затвором или клапаном посредством хомута. При вращении маховика на открытие происходит вытягивание штока запорного клапана через хомут. Часто эти устройства применяют в качестве регулирующей арматуры, хотя они относятся к запорным органам. Дело в том, что не всегда рационально устанавливать дорогостоящую регулирующую арматуру. Краны используются в разных сферах, многим они знакомы по быту: ими перекрываются линии горячей и холодной воды в ванной и кухне, подвод газа к плите, водопровод к шлангу для полива огорода и другие устройства. Имеют простейшую конструкцию, но от этого работа с их ремонтом легче не становится.

По способу соединения

По конструктивным особенностям соединительных частей трубопроводную арматуру можно разделить на две большие группы:

фланцевая;
бесфланцевая.

Видовой перечень арматуры фланцевого типа ограничивается только различием форм самих фланцев.

Они бывают:

круглые;
квадратные (прямоугольные);
треугольные.

Наиболее распространена арматура с круглыми и квадратными фланцами. Другие формы применяются редко или вообще не рассматриваются при проектировании новых производственных мощностей. Квадратные фланцы используются для среды с ограниченными значениями максимального давления – не более двадцати атмосфер. Основной формой фланцев остаётся круглая: она и по изготовлению менее трудоёмкая, и по надёжности имеет допуск как для низких давлений, так и для высоких.

Круг бесфланцевой арматуры более обширен по различию способов её присоединения к трубопроводам, патрубкам сосудов и емкостей.

Сюда входят арматуры:

приварная;
соединяемая с использованием муфт;
штуцерная;
цапковая.

Стоит отметить, что все названные выше виды соединений запорных устройств с трубопроводами, кроме приварного, являются разъёмными. Арматуру, присоединённую с помощью сварки, для замены или ремонта придётся только вырезать с помощью «болгарки», газовой горелки или ножовкой по металлу в бытовых случаях. В штуцерной, муфтовой и цапковой арматуре для скрепления соединительных элементов используется резьба. Герметичность стыков фланцевых запорных устройств обеспечивают фланцы с проложенными между ними прокладками или уплотняющими кольцами. Имеются и некоторые другие приспособления для улучшения герметичности и прочности фланцевых соединений (выступы, фаски, шипы и кольцевые выборки).

Материалы и комплектующие

Используемые материалы для изготовления запорной арматуры и комплектующих деталей должны соответствовать общим техническим условиям согласно стандартам Центрального конструкторского бюро арматуростроения (ЦКБА) «Арматура трубопроводная. Общие технические условия», введённым в действие с января 2006 года, а также действующим национальным стандартам и отраслевым ТУ. Главный критерий в выборе материала для корпуса любой арматуры – его прочность. Корпус является основой для установки в него всех других деталей. Это как фундамент в строительстве – несущая конструкция для целого здания.

Корпуса большинства трубопроводных запорных устройств изготавливают чугунными или стальными. Иногда применяются для этого и другие металлические материалы: в продаже встречаются бронзовые, медные, алюминиевые и латунные краны и вентили для бытовых устройств. Арматура из цветных металлов и их сплавов имеет хорошую особенность – она не подвержена коррозии и имеет хороший внешний вид.

Самый экономичный материал для арматуры – пластмасса, объединяющая под своим общим названием изделия из ПВХ (поливинилхлорида), полипропилена, полиэтилена и других искусственных сплавов пластического материала. Но такая арматура не может выдержать высокого давления и температур, так как не отличается прочностью. Но для труб небольшого диаметра и низких давлений это вполне подходящая альтернатива металлическим изделиям. Кроме дешевизны, трубопроводы и арматура из пластмассы ценны своей стойкостью к коррозии – главного бича однотипных устройств из стали.

Для литья корпусов арматуры применяют ковкий, серый или высокопрочный чугун в зависимости от области и условий применения конкретного изделия. Арматура с чугунным корпусом из-за своей хрупкости не применяется при высоких давлениях в трубопроводах, а также там, где возможно возникновение гидравлических ударов и резких перепадов температуры. В таких ситуациях чугунный корпус может просто лопнуть.

Стальные корпуса выполняются из различных марок стали: легированной, жаропрочной и углеродистой. Для изготовления корпусов арматуры, устанавливаемой на трубопроводах с агрессивными веществами или имеющей особо чистую рабочую среду, используют нержавеющую сталь с высокой стойкостью к коррозии. Корпуса из жаропрочной стали используются для арматуры, работающей в условиях повышенных температур рабочей среды. Использование того или иного материала, а также конструкция и тип фланца обусловлены рядом факторов, основные из которых следующие:

условный диаметр трубопроводов;
давление рабочей среды;
направление потока;
температурные условия.

Затвор арматуры нередко выполняется из того же материала, что и корпус, но чаще его изготовляют из другого металла, основываясь на высокой износоустойчивости и параметрах рабочей среды. Материал уплотняющих поверхностей должен обеспечивать герметичность и долговечность затвора.

Уплотнительным материалом служат:

металлические изделия в виде колец, обладающие коррозионной устойчивостью, антифрикционными свойствами, хорошо обработанные (сталь, латунь, бронза, монель);
наплавления из различных твёрдых сплавов: стеллит (сплав кобальта), сормайт (сплавы на основе железа);
неметаллические изделия (резиновые и резинометаллические кольца, полимерные уплотнения);
уплотняющие набивки из материала растительного происхождения (хлопковое и льняное волокно), талька, стекловолокна;
фторопласт и графит для сальниковых уплотнений в условиях агрессивной и высокотемпературной рабочей среды;
листовая резина, паранит и фторопласт для прокладок.

Чугунная и стальная арматура, снабжённая фланцами, имеет неоспоримые преимущества в части герметичности, ремонтопригодности и прочности трубопроводной сети по сравнению с бесфланцевой. Но масса и габариты такой арматуры иногда достигают больших величин (в тоннах и нескольких метрах соответственно). К этому ещё нужно прибавить управляющие устройства (ручной маховик, электропривод или пневмопривод, навешиваемые на арматуру). Фланцы приводят к повышенным показателям расхода металла и трудоёмкости при их изготовлении.

Замена и монтаж

К процессу монтажа или замены запорной арматуры следует подходить ответственно. Существует большое разнообразие такой арматуры, отличающейся друг от друга внешним видом, устройством затворного механизма, способом и механизмом управления, особенностями установки на трубопровод. Необходимо выбрать запорное устройство, подходящее именно для такого типа трубопровода, такой рабочей среды и таких её параметров. А также убедиться в возможности установки запорного устройства с точки зрения соединительных устройств. Трубопроводы и арматура к ним должны соответствовать друг другу по следующим показателям.

Одинаковая форма сечения. К круглой трубе нужна арматура, имеющая круглое сечение. Такая форма задвижек и других видов арматуры является преимущественной. Трубопроводы прямоугольного сечения встречаются в системах вентиляции и печном деле, где используются шиберные или пластинчатые затворы.
Одинаковый диаметр. Диаметр запорного устройства должен иметь полное соответствие диаметру трубопровода, к которому крепится. В паспортных данных задвижки, вентиля, регулятора и трубопроводов всегда имеется информация об этом. Кроме паспорта (инструкции), данные о диаметре устройств наносятся на корпус изделия согласно требованиям к маркировке арматуры. Например, в маркировке указано Dy=150, это значит, что такая арматура подходит для трубопровода диаметром 150 мм.
Соединительные части трубопровода и устанавливаемого запорного устройства имеют все возможности их надёжного присоединения. Сюда входят: идентичность фланцев по форме и размеру, совпадение крепёжных отверстий, диаметров резьбовых соединений, соответствие наружной резьбы скрепляемых штуцеров внутренней резьбе соединительной муфты, накидных гаек и тому подобное.

Следует знать основные правила монтажа или замены арматуры на трубопроводах, без которых нельзя обойтись и даже начинать работу.

Любые ремонтные или монтажные работы производятся только на отключённом участке трубопровода, в котором не осталось ни рабочей среды, ни остаточной высокой температуры, ни давления. Дренажи и воздушники на линии открыты, а на отключающей арматуре с обеих сторон отключённого ремонтируемого участка висят знаки безопасности, исключающие ошибочное их открытие.
Обязательно производится предмонтажная подготовка соединительных частей арматуры и трубопровода: они очищаются от возможной грязи и ржавчины, а сварные стыки зачищают до блеска металла и подготавливают для ведения сварного шва. Во время чистки нужно обращать внимание на отсутствие каких-либо скрытых дефектов фланцев, трещин, раковин и других изъянов, препятствующих продолжению работ.

Установка арматуры должна производиться только на ровных и прямолинейных участках труб. Недопустимо устанавливать её на изгибах, так как это приведёт к снижению герметичности соединений.
Для тяжёлых задвижек и элементов затворов нужно предусмотреть дополнительные опорные конструкции и такелажные устройства во избежание несчастных случаев при выполнении работы или поломки устройств и уплотнительных элементов.
Затяжка болтов и другого крепежа производится с использованием специального инструмента. Затяжка шпилек фланцев должна быть равномерной и по такому правилу: затягивается гайка на одном конце фланца, а затем – на противоположном, чтобы фланцы не перекосились.
Сварочные работы производятся только на арматуре, у которой затвор находится в открытом состоянии.

Такими участками могут быть, например, перемычки между двумя и большим числом линий с одним и тем же веществом в трубопроводах. При подключении во время эксплуатации этих участков сначала полностью открывается арматура, направление потока в которой является противоположным ожидаемому, а потом осторожно открывают второе устройство, соответствующее направлению среды. Вот ещё несколько важных рекомендаций, полезных при замене или монтаже некоторых видов арматуры.

Вся арматура, предназначенная для установки, должна заранее пройти ревизию на плотность и регулировку всех внутренних устройств.
Во фланцевых соединениях периодически нужно подтягивать крепёжные болты. Сразу затягивать их сильно нельзя, так как можно перетянуть соединение, в результате чего придут в негодность прокладки.
При монтаже дисковой поворотной арматуры следует немного приоткрыть диск затвора.
Для герметичного соединения шаровых кранов нужно использовать специальные ленты, наматываемые на резьбу мест соединения.
Запорные устройства лучше устанавливать в таких местах, чтобы к ним всегда был свободный доступ для быстрого отключения, контроля, осмотра и ремонта.

При монтаже нужно обращать внимание на соответствие установки арматуры направлению потока среды. На корпусах задвижек, вентилей, кранов и прочих запорных устройств в последнее время стрелкой указывают направление рабочих сред. Для трубопроводов, где предусматривается возможность двухстороннего потока жидкости, пара и других веществ с высоким давлением, следует устанавливать две запорные арматуры с разными направлениями рабочего потока.

Сварочные работы на арматуре и трубопроводах должны производиться только опытными специалистами. Самостоятельные попытки приварки кранов, вентилей и задвижек заканчиваются, как правило, некачественными результатами и постоянно возникающими проблемами в местах сварки (свищи, трещины). Да и вид таких «самоделок» оставляет желать лучшего. А вот поменять кран или смеситель в ванной – за это дело настоящий хозяин может взяться без опаски.

Обзор монтажа запорной арматуры смотрите в следующем видео.

Разделы