Разновидности запорной арматуры. Запорная арматура - что это такое? Устройство, применение

Арматура запорная

В рубрике «Принадлежности» рассмотрим запорную арматуру. Без запорной арматуры, невозможно представить себе какую либо систему трубопроводов. Запорная арматура – это трубопроводная арматура, которая нашла широкое применение и обычно составляет до 80% от всего применяемого количества изделий. Под названием «запорная арматура» подразумевается всем нам хорошо известные вентили, шаровые краны, задвижки и так далее. При их помощи можно открывать или наоборот, закрывать движение жидкости или газов в нужном направлении или в зависимости от требования происходящего технологического процесса. Запорная арматура применяется в различных трубопроводных системах, будь то система отопления, газоснабжения, паропроводов, водоснабжения, канализации или другие инженерные системы. Без арматуры невозможно представить себе стабильную работу разнообразного оборудования, как промышленного, так и бытового назначения. Из разнообразия видов арматуры наибольшее применение получили вентили, шаровые краны, задвижки и затворы. Одними из основных параметров любого вида запорной арматуры являются: присоединительный диаметр к ответному устройству, материалы из которого изготавливается корпус и рабочая часть, скорость закрытия. Для надежного и длительного срока эксплуатации, запорная трубопроводная арматура должна обладать высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, герметичностью и, высокой надежностью. Касательно способа монтажа, то вся запорная арматура проектируются так, чтобы ее монтаж не занимал много времени. В зависимости от области использования, арматура производятся из различных синтетических и полимерных материалов, а также чугуна, бронзы, стали, латуни, титана и алюминия.

По назначению запорная трубопроводная арматура разделяется на следующие категории: промышленная, сантехническая, судовая, по спецзаказу. Промышленная арматура делится на арматуру общепромышленную трубопроводную для особых условий работы и специальную.

Промышленная трубопроводная арматура применяется в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Выпускается серийно и в больших количествах, предназначается систем отопления, для водопроводов, паропроводов, городских газопроводов и т.д.
общепромышленная арматура трубопроводная для особых условий работы применяется для эксплуатации в условиях высоких давлений и температур, низких температур, на коррозионных, токсичных, радиоактивных, вязких, абразивных и сыпучих средах. К этой категории арматуры относится: коррозионно-стойкая, криогенная, фонтанная, арматура с обогревом, арматура для абразивных гидравлических смесей и для сыпучих материалов.
Специальная арматура разрабатывается и изготавливается по специальным заказам использование и ее применение задается техническими регламентами.
Судовая трубопроводная арматура выпускается и используется для работы в специальных условиях эксплуатации, на судах речного и морского флота с учетом специальных требований к минимальному весу, повышенной надежности, вибрационной стойкости, а также особенных условий управления и эксплуатации.
Сантехническая трубопроводная арматура монтируется на различных бытовых приборах: газовые плиты, котлы, колонки, ванные, душевые кабинки, раковины и др. Производятся эти изделия партиями в огромных количествах на специализированных предприятиях. Она имеет небольшие подсоединительные диаметры, ее управление производится вручную, за исключением регуляторов давления и газовых предохранительных клапанов.
По спецзаказу разрабатывается и изготавливается по специальным заказам и наличию особых технических требований. Это могут быть экспериментальные или уникальные промышленные установки. Например: арматура для АЭС.

Основные классы запорной арматуры

По своему функциональному назначению трубопроводная запорная арматура подразделяется на следующие основные классы:

«запорную» применяется для перекрытия или остановки потока рабочей жидкости или газа с определенной герметичностью;
«регулирующую» применяется для регулирования расхода жидкости или газа путем управления параметрами технологического процесса (давлением, температурой и др.);
«распределительно — смесительную» применяется для распределения потока рабочей жидкости или газа по заданным направлениям или для смешивания их потоков;
«предохранительную» предназначенную для автоматической защиты трубопроводов и оборудования от недопустимых превышений давления путем сброса излишка давления жидкости или газа,
«защитную» (отсечную) предназначенную для автоматической защиты трубопроводов и оборудования от недопустимого или непредусмотренного технологическим процессом изменения параметров или направления потока рабочей жидкости или газа, а также для отключения потока;
«фазоразделительную» (конденсатоотводчики, воздухоотводчики, маслоотделители) применяется для автоматического разделения рабочей жидкости или газа в зависимости от их состояния и фазы.

В данной статье мы рассмотрим запорную арматуру. Этот класс устройств, монтируется на трубопроводах, и предназначен для изменения скорости протока жидкостей или газов, вплоть до полного его прекращения. К арматуре запорной относятся:

Задвижки;
Вентили;
Краны;
Клапаны;
Затворы.

Задвижка – это изделие промышленной трубопроводной запорной арматуры, в которой регулирующий или запорный орган затвор в виде листа, диска или клина совершает возвратно-поступательные движения перпендикулярно оси потока рабочей среды. Это наиболее распространенный тип арматуры. Задвижки можно встретить на объектах принадлежащих жилищно-коммунальному хозяйству, на объектах промышленности и различных трубопроводах. Задвижки разделяются на полнопроходные, у которых диаметр седла равен диаметру трубопровода, и усеченные, где диаметр седла меньше диаметра трубопровода Задвижки монтируются на трубопроводах с подсоединительным диаметром более 50 мм, где необходимо плавно регулировать скорость потока, чтобы предотвратить возникновение Устройство задвижки показано на (Рис.1).

Задвижка состоит из таких основных составляющих. Корпус (Рис. 1) изготавливается из чугуна или стали. На штоке (Поз. 6) при вращении маховика (Поз. 7) совершает возвратно-поступательные движения диск (Поз. 2). Крышка (Поз. 5) крепится к корпусу задвижки с помощью стяжных болтов и гаек (Поз. 4).

Такое широкое использование задвижек можно объяснить целым рядом их достоинств, среди них:

простая конструкция;
небольшая строительная длина;
применяются в различных условиях эксплуатации;
небольшое гидравлическое сопротивление.

Последнее достоинство задвижек является особенно ценным при их использовании в магистральных трубопроводах, где характерно очень высокое движение среды.

К основным недостаткам задвижек следует отнести:

большая строительная высота (в задвижках с выдвижным шпинделем, это обусловлено тем, что полный ход затвора составляет один диаметр прохода);
большое время, требуемое для открытия или закрытия;
выработка уплотнительных поверхностей в затворе и в корпусе;
сложность в проведении ремонтов при эксплуатации.

Промышленностью изготавливаются задвижки с выдвижным шпинделем или штоком, и с не выдвижным штоком. Они отличаются конструкцией винтовой пары, при помощи которой перемещается затвор. Задвижки с не выдвижным штоком имеют значительно меньший строительный размер. Благодаря симметричной конструкции задвижки могут монтироваться на трубопроводы без учета направления движения рабочей среды. Задвижки бывают клиновые и параллельные. Применяется данная арматура при давлениях от 2 до 200 атмосфер (бар). Условный диаметр составляет от 8 мм до 2 м. В системах кондиционирования и вентиляции воздуха аналогом задвижек является шибер, представляющий собой, прямоугольный металлический лист, двигающийся в направляющих перпендикулярно центральной оси воздуховода. Сейчас в связи с быстрым развитием техники и технологии задвижки все чаще стали вытесняются при прокладке новых трубопроводов изделиями для перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента затворами или как их еще часто называют задвижки типа «Баттерфляй».

Вентиль представляет собой регулирующую трубную арматуру, при помощи которой возможно изменять расход в трубопроводе. С помощью вентилей поддерживается необходимое давление в трубопроводе, или происходит смешивание жидкостей в заданной пропорции. Запорный элемент в устройстве размещен на шпинделе. Вращательные движения маховика в одну или другую сторону превращаются в возвратно-поступательные движения шпинделя и запорного элемента. Запорный элемент регулирует расход жидкости проходящей через него. Вращение шпинделя происходит либо вручную, при небольших усилиях, либо при помощи сервоприводов. Большинство потребителей чаще всего сталкиваются в быту с этим видом арматуры, ее можно встретить в квартирах и дачах или на загородных участках и т. п. Самым распространенным вид вентиля является проходной, который монтируется на прямых участках трубопроводов. В квартирах вентили монтируются на подводящих трубопроводах холодного и горячего водоснабжения. К основному недостатку вентилей следует отнести достаточно большое гидравлическое сопротивление. Этого недостатка нет у прямоточных вентилей, которые монтируются в тех местах трубопроводов, где недопустимо снижения расхода жидкости на его выходе. Устройство вентиля показано на (Рис. 2).

Вентиль состоит и корпуса (Поз. 1). Изготавливаются корпуса из чугуна, стали, латуни или бронзы. Чугунные вентили общетехническая запорная арматура, получившая очень широкое применение, изготавливается с фланцевым и муфтовым подключением, характеризуется небольшой ценой и легкодоступна. Стальные вентили чаще всего применяются в технологических процессах с жесткими параметрами рабочей среды, а также с высокими требованиями к надёжности, изготавливаются с фланцевым подключением. Латунные и бронзовые вентили изготавливаются в муфтовом исполнении и очень часто монтируются в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения зданий и сооружений. Подсоединение изделия к трубопроводам в зависимости от конструкции производится при помощи фланцев (Поз. 8), муфтовых соединений или приварки. На корпусе прибора всегда указывается направление протока рабочей среды (Поз. 9). Регулировка протока рабочей среды происходит с помощью золотника (Поз. 2), установленного на штоке (Поз. 5). Уплотнение штока (Поз. 4) предназначено для предотвращения протекания рабочей среды по штоку. В уплотнительном узле шпинделя, может применяться сальниковая, сильфонная или мембранная конструкция. Вращение штока осуществляется при помощи маховика (Поз. 6). Крышка (Поз. 10) уплотняется с помощью уплотнительной прокладки (Поз. 7) и крепится к корпусу вентиля при помощи болтов и гаек (Поз. 3). Такая конструкция вентиля позволяет легко проводить его ремонт в процессе эксплуатации.

Кран запорный (шаровой) – еще один из видов запорной трубопроводной аппаратуры пользующийся в последнее время очень большой популярностью и пришедший на замену вентилям. Устройство запорного крана очень простое корпус и запорный элемент, который может быть выполнен в виде шара (шаровой) или в виде цилиндра (цилиндрический) и реже всего с коническим запорным устройством. По производительности запорные краны делятся на полнопроходные или не полнопроходные. Полнопроходной шаровой кран имеет проходное отверстие равное диаметру подсоединительного. Не полнопроходной кран имеет проходное отверстие меньше по диаметру, чем диаметр подсоединительного. Запорный кран работает в двух режимах, открыт или закрыт. Основная его задача перекрывать поток рабочей среды через него проходящей. Устройство запорного крана можно увидеть на (Рис. 3)

Шаровой кран состоит из корпуса (Поз. 1) изготовленного из латуни или нержавеющей стали или пластика. Запорный элемент шар (Поз. 2) изготовлен из латуни. Из двух сторон седла уплотняются тефлоновыми уплотнительными кольцами (Поз. 3). После сборки шарового крана вся конструкция закрывается гайкой (Поз. 4) изготовленной из латуни. С помощью штока (Поз. 5) изготовленного из латуни можно управлять положением шара (открыто или закрыто). На шток насажена ручка (Поз. 6) изготовленная из стали или алюминия, которая крепиться при помощи гайки (Поз. 7).

Наиболее широко распространены шаровые краны, изготовленные из латуни и различных марок стали. Это нержавеющая сталь, сталь с содержанием молибдена и обычная углеродистая сталь. Встречаются и шаровые краны, которые изготовлены из пластика, полиэтилена или полипропилена, материалов стойких к агрессивным средам. Изделия из пластмассы обладают низкой герметичностью и чувствительны к механическим примесям, находящимся в рабочей среде. Главным же их отличием от изделий, выполненных из металла, является область применения. Пластиковые шаровые краны чувствительны к высокой температуре рабочей среды, и лучше всего их монтировать в системах холодного водоснабжения и системах горячего водоснабжения с температурой горячей воды до 65 С. Из-за большого коэффициента линейного расширения, примерно в десять раз больше чем в металлах, в системах отопления данные изделия использовать не следует. От воздействия высокой температуры на пластиковые детали шарового крана происходит их деформация и нарушается герметичность. Область применения нержавеющих кранов – это магистральные трубопроводы с диаметром от 50 мм. Они рассчитаны на работу при высоком давлении и температуре. Для бытовых целей применение нержавеющих кранов слишком дорого.

Обратные клапана – это защитная трубная арматура, которая предотвращает обратный проток жидкости или газа в трубопроводах. Назначение и виды обратных клапанов более подробно были рассмотрены

Затворы это компактная запорная арматура, изготовленная из стали или специальных сплавов, обеспечивающая высокую герметичность при закрытии. При этом проток рабочей среды можно регулировать так, чтобы он проходил в оптимальном режиме или перекрыть полностью. Данная трубопроводная арматура наиболее простая и удобная в эксплуатации и имеет доступную цену. В затворе регулирующий (запорный) элемент поворачивается вокруг оси, на которой он закреплен. Дисковый затвор типа «Баттерфляй» наиболее распространенная разновидность этого вида трубопроводной арматуры. Дисковые затворы по типу применяемых материалов для герметизации перекрытия потока рабочей среды, используются с мягким седловым уплотнением, с уплотнением металл-металл, с тефлоновым покрытием перекрывающих частей затвора. Устройство дискового затвора типа «Баттерфляй» показано на (Рис. 4)

Устройство задвижки «Баттерфляй»

Задвижка «Баттерфляй» представляет собой корпус (Поз. 1), который может быть изготовлен из стали или чугуна. Внутри корпуса находится подвижная часть, поворотный диск (Поз. 3), который поворачивается вокруг своей оси. Поворотный диск прижимается к резиновому кольцевому уплотнению (Поз. 2). Таким образом, происходит перекрытие протока рабочей среды. Для удобства монтажа в корпусе затвора имеются специальные проушины (Поз. 4). Ручка (Поз. 5) и фиксатор положения ручки (Поз. 6) используется для поворота и стопора поворотного диска в различных угловых положениях. Управлять положением затвора, в зависимости от необходимого прилагаемого усилия, можно при помощи ручки, через редуктор или с помощью электрического привода. Такие эксплуатационные свойства поворотных заслонок «баттерфляй», как простота монтажа и замены уплотняющих элементов, малые строительные размеры и вес, а также долговечность (до 100 тысяч открытий-закрытий) и относительно невысокая цена дали толчок к их массовому применению в системах отопления, водоснабжения и кондиционирования.

Способы монтажа к трубопроводу

В зависимости от способа подсоединения к трубопроводам можно выделить следующие виды промышленной запорной арматуры : муфтовая, ниппельная, арматура под приварку, стяжная, цапковая, фланцевая, штуцерная.

Муфтовая арматура ее присоединение к трубопроводам производится с помощью муфт с внутренней резьбой.
Ниппельная арматура она крепится к трубопроводам при помощи ниппелей.
Арматура под приварку ее монтаж к трубопроводу производится при помощи сварки. Этот способ монтажа к трубопроводу имеет как преимущества, так и недостатки. Так, качественный монтаж арматуры имеет абсолютную герметичность в соединении, сварной шов не требует обслуживания (подтяжки фланцевых соединений), но имеет определенные проблемы в случае проведения ремонта при замене элементов арматуры.
Стяжная арматура (межфланцевая) ее крепление к трубопроводам осуществляется при помощи шпилек и гаек;
Фланцевая арматура ее присоединение к трубопроводам происходит с помощью фланцев. Такой способ крепления дает возможность многократно производить монтаж и демонтаж арматуры. Очень высокая прочность монтажа и возможность эксплуатировать арматуру в широком диапазоне рабочих давлений и диаметров. К недостаткам данного способа монтажа следует отнести ослабление крепежа в процессе эксплуатации и потеря герметичности соединений, а также большую массу и габариты.
Цапковая арматура (американки) ее монтаж к трубопроводу осуществляется на наружной резьбе с буртиком для уплотнения при помощи накидных гаек.
Штуцерная арматура крепится к трубопроводу при помощи штуцеров.

Давление рабочей среды

В зависимости от условного давления рабочей среды трубопроводную арматуру можно разделить на: вакуумную, низкого, среднего, высокого и сверхвысокого давлений.

Вакуумная (давление среды меньше 1 атмосферы)
Низкого давления (от 0 до 16 атмосфер)
Среднего давления (от 16 до 100 атмосфер)
Высокого давления (от 100 до 800 атмосфер)
Сверхвысокого давления (от 800 атмосфер).

Температурный режим

В зависимости от рабочей температуры запорную арматуру подразделяется на:

Криогенную (рабочая температура ниже минус 153°С)
Для холодильной техники (рабочая температура от минус 153°С до минус 70°С)
Для пониженных температур (рабочая температура от минус 70°С до минус 30°С)
Для средних температур (рабочая температура до 455°С)
Для высоких температур (рабочая температура до 600°С)
Жаропрочную (рабочая температура свыше 600°С)

Способы управления

Арматура для дистанционного управления не имеет непосредственного органа управления, а подключается к нему с помощью штанг, колонок и других устройств.

Арматура приводная управление производится с помощью привода (непосредственно смонтированного на арматуре или дистанционно).

Арматура с автоматическим управлением управление затвором производится без участия оператора, а непосредственно под воздействием параметров рабочей среды, на затвор или на датчик, или посредством воздействия на привод арматуры управляющей среды, а также по сигналам, поступающим на привод от приборов АСУ.

Арматура с ручным управлением Управление осуществляется оператором вручную дистанционно или непосредственно.

Спасибо за оказанное внимание

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

Задвижка, затвор, шаровой кран — что выбрать?

Задвижка

В данной статье автор не ставит своей целью дать полную характеристику таким видам запорной арматуры, как задвижки, поворотные дисковые затворы и шаровые краны. Предпринята попытка показать преимущества и недостатки того или иного типа арматуры, оставив право покупателю самому отдать предпочтение какому-то из рассматриваемых типов арматуры.
– это тип арматуры, у которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды возвратно-поступательно или возвратно-поворотно. Основное назначение задвижки – это перекрытие потока рабочей среды с определенной степенью герметичности в затворе. В некоторых технологических системах допустимо применение задвижек в качестве запорно-регулирующей арматуры (при кратковременно частично открытом затворе), когда возможно дискретное регулирование потока рабочей среды.
По степени герметичности задвижки бывают: класса А, В, С, D, В1, С1 и D1 по ГОСТ 9544-2005.
В настоящее время выпускается большое количество конструктивных типов задвижек, отличающихся:

конструкцией запирающего элемента — с клиновым запирающим элементом задвижка клиновая или с параллельным запирающим элементом задвижка параллельная;
расположением ходового узла – задвижки с выдвижным шпинделем, у которых ходовая резьба шпинделя располагается снаружи (в бугельном узле), и перемещается по резьбе резьбовой втулки, не находясь в контакте с рабочей средой, и задвижки с невыдвижным шпинделем, у которых шпиндель осуществляет только вращательное движение, а резьбовая его часть постоянно находится во внутренней полости корпуса задвижки;
конструкцией проходной части – полнопроходные (диаметр прохода задвижек практически равен диаметру трубопровода), неполнопроходные (диаметр прохода задвижек меньше внутреннего диаметра соединительных фланцев);
типом привода – с ручным управлением от маховика, с ручным управлением через редуктор, с электроприводом, пневмоприводом, гидроприводом;
способом подсоединения к трубопроводу – фланцевый, муфтовый, при помощи сварки (стальные задвижки);
типом формообразования корпусных деталей – литые, сварные;
типом уплотнения подвижных элементов относительно внешней среды – сальниковые, сильфонные;
материалом изготовления корпуса: стальные (некоррозионностойкие и коррозионностойкие), чугунные.

Преимущества задвижек:

незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом затворе, что особенно ценно при использовании задвижки на трубопроводе, через который постоянно движется жидкая среда с большой скоростью (магистральные трубопроводы);
отсутствие поворотов потока рабочей среды, как, например, у вентилей, что не приводит к потерям энергии, особенно при больших диаметрах прохода;
относительно небольшая строительная длина;
возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
широкая линейка типоразмеров (задвижки со сплошным клином, задвижки с упругим клином, двухдисковые задвижки, шиберные задвижки, шланговые задвижки), что позволяет выбрать наиболее оптимальный тип задвижки под заданные условия эксплуатации.

К недостаткам задвижек следует отнести:

невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями;
сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
невысокая скорость срабатывания, что не позволяет произвести экстренное перекрытие потока среды в аварийной ситуации;
возможность получения гидравлического удара в конце хода;
возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды у задвижек малых диаметров с жестким клином;
трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей при эксплуатации;
высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки (стоимость ремонта задвижки составляет 70-80% от стоимости новой задвижки);
сравнительно большая строительная высота и масса.

Выбирая тот или иной тип задвижки, следует помнить, что каждому виду задвижек помимо общих преимуществ и недостатков присущи некоторые особенности и отличия, которые необходимо знать и которыми нельзя пренебрегать. Например, известно, что наименьшей металлоемкостью и, как следствие, массой, обладают задвижки с цельным клином, но в то же время с точки зрения обеспечения герметичности по затвору они являются и самыми проблемными. Этим и объясняется применение в затворе задвижек с цельным клином вторичных эластичных уплотнений, что не делается в задвижках с другим типом клина. Так, для целей водоснабжения с успехом используется чугунная задвижка с обрезиненным клином типа МЗВ (МЗВГ) 30ч39р.
Для задвижек с цельным клином характерна еще одна особенность — односторонняя герметичность в затворе. Это, казалось бы явный недостаток. Но, работая на жидкой среде и будучи закрытой (при этом в крышке задвижки образуется полость, заполненная жидкостью), ни одна задвижка с цельным клином, благодаря этому недостатку, не будет разрушена из-за повышения давления жидкости в полости крышки вследствие изменения ее температуры, в то время как у задвижек с другими клиньями поломка возможна.
Если для задвижек с цельным клином существует большая вероятность заклинивания задвижки при работе с высокими температурами рабочей среды (300 оС и более), что требует периодической проверки ее работоспособности или применения устройств для расклинивания, то задвижки с упругим клином лишены этого недостатка.
Двухдисковые задвижки, наоборот, являются наиболее металлоемкими, но зато имеют высокую герметичность по затвору и обладают лучшей ремонтопригодностью по сравнению с клиновыми задвижками.
Как было отмечено выше, задвижки бывают с невыдвижым и выдвижным шпинделем. Нормальная работа резьбовой пары шпиндель-ходовая гайка может протекать лишь при постоянном наличии смазки и систематическом техническом обслуживании конструкции. Это выполнимо только в том случае, если ходовой узел доступен для технического обслуживания. В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружен в рабочую среду, к нему закрыт доступ, он подвержен воздействию коррозии и абразивных частиц рабочей среды, если она засорена, что накладывает ограничения на применение таких задвижек. Они применимы для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засоренные твердыми частицами и не имеющие коррозионных признаков. Так как они имеют меньшую строительную длину, чем задвижки с выдвижным шпинделем, то их целесообразно применять для подземных коммуникаций и колодцев, в качестве фонтанной арматуры на нефтяных скважинах.
У задвижек с выдвижным шпинделем ходовая резьба шпинделя и гайки находятся вне полости затвора, поэтому для них не характерны отмеченные выше недостатки, что позволяет применять эти задвижки на ответственных объектах и участках трубопроводной сети.

В качестве альтернативы традиционным типам задвижек в последнее время все большее применение среди запорной арматуры находят дисковые поворотные затворы и шаровые краны.

Дисковый затвор

По своей конструкции представляет собой короткий отрезок трубы с запирающим или регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси прохода. Ось диска является одновременно и штоком затвора с сальниковым уплотнением в местах прохода через корпус. Диск может быть плоским или двояковыпуклым (линзовым). Материал, используемый для изготовления дисков – никель-чугун, хром-чугун. Кромки поворотного диска притерты к внутренней поверхности корпуса. Для обеспечения герметичности затвора применяются металлические или мягкие (резиновые, фторопластовые) кольца. Дисковые затворы могут использоваться как запорная и как регулирующая арматура. Для использования в качестве регулирующей арматуры предусмотрено несколько фиксированных промежуточных положений, для чего такие затворы оборудованы приспособлением, фиксирующим положение поворотного диска. В открытом положении диск устанавливается вдоль оси корпуса, создавая минимальное сопротивление потоку. В закрытом положении диск устанавливается перпендикулярно оси корпуса, соприкасаясь своими кромками с уплотнительными кольцами, которые могут располагаться как на самом диске, так и на корпусе затвора. Затвор устанавливается на трубопроводе между фланцами трубопровода, стягиваемым шпильками. Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, однако затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Такое расположение диска создает ему благоприятные условия взаимодействия с уплотнительными кольцами, исключает гистерезис, присущий дискам с нулевым эксцентриситетом.
Управление дисковыми затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора, при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Популярность применения дисковых затворов определяется рядом преимуществ перед другими типами запорной арматуры:

сравнительно низкое гидравлическое сопротивление;
малое время открытия и закрытия затвора (диска);
отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические примеси и грязь, поступающие в затвор вместе с рабочей средой;
отсутствие резьбовых рабочих пар в конструкции (по сравнению с задвижками, где применяется резьбовая пара «втулка-шпиндель»), что повышает эксплуатационные качества при воздействии неблагоприятных условий внешней среды;
сравнительно небольшие габариты и масса;
большие диаметры прохода;
большой ресурс работы при соблюдении правил эксплуатации (нормативный срок службы – 30 лет);
простота и удобство монтажа-демонтажа.

К недостаткам затворов можно отнести:

пониженная герметичность запорного органа;
большие крутящие моменты на валу из-за больших неразгруженных усилий, действующих на диск затворов больших диаметров прохода;
трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Затворы поворотные обычно применяются в водоснабжении, пивоварении и пищевой промышленности, где используются чистые среды.
Основные параметры дисковых затворов регламентированы ГОСТ 1251-89 и ГОСТ 25923-89.

Шаровой кран

Также как и задвижки, и дисковые затворы предназначены для установки в качестве запорного устройства, перекрывающего потоки жидких и газообразных рабочих сред на трубопроводах в системах водо- и газоснабжения, на предприятиях теплоэнергетики, в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.
В качестве объекта анализа здесь рассматриваются стальные шаровые краны. О шаровых кранах, изготавливаемых из латуни или бронзы малых диаметров (Ду 15-50мм), используемых при установке сантехнического оборудования, речь здесь не идет.
Запорным элементом в шаровом кране является собственно шар (пробка, выполненная в виде шара), имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды и изготовленный из нержавеющей стали.
Существуют два базовых исполнения шаровых кранов — краны с плавающей пробкой, когда шар поддерживается уплотнительными кольцами, и краны с пробкой (шаром) в опорах. Последние более приемлемы для высоких давлений и больших диаметров. В этих кранах нагрузка от перепада давлений в закрытом положении воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами. Шаровые краны с плавающей пробкой используются при низких давлениях и температурах.
Перекрытие трубопровода происходит при переводе рычага крана в крайнее закрытое положение (без остановки в промежуточных положениях). При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия для прохода рабочей среды. При установке крана в открытое положение пробка принимает такое положение, при котором отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, тем самым, обеспечивая проход рабочей среды.

Преимущества шаровых кранов:

высокая степень герметичности (как правило, класс герметичности «А»);
низкое гидравлическое сопротивление;
небольшая масса и габариты;
малое время открытия и закрытия;
не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации (подтягивания, смазки и т.д.);
большая «линейка» кранов по рабочим параметрам (условному диаметру прохода, давлению, температуре), по способу монтажа («фланцевое», «муфтовое», «под приварку»), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Так, например, стальные шаровые краны «BREEZE», производства завода «Олбризсервис» (Украина, г. Киев) представлены в двух видах исполнения: серия EUROPE- в цельносварном корпусе, серия SILVER – в разборном корпусе. Краны поставляются в трех модификациях присоединения: СВАРКА, ФЛАНЕЦ, РЕЗЬБА. Линейка диаметров кранов «BREEZE» различных модификаций от 15 до 300 мм, рабочее давление 1.6, 2.5 или 4.0 МПа, рабочая температура от минус 30 до 200 оС. Заводом изготовляются два наименования крана 11с33п и 11с41п с фланцевым присоединением, у которых строительная длина равна строительной длине таких распространенных в эксплуатации стальных задвижек, как 30с41нж, что позволяет без особых усилий производить замену вышедших из строя задвижек на краны. Имеются краны с удлиненным штоком для подземной установки.

На предприятии Луганский завод трубопроводной арматуры «Спецавтоматика» через Торговый Дом «МАРШАЛ» можно заказать широко известные покупателю шаровые краны, выпускаемые под торговой маркой «МАРШАЛ»: из углеродистой стали или из коррозионностойкой стали, сварной разборный или цельносварной неразборный, литой разборный или литой неразборный, укороченный или неукороченный, с фланцевым, муфтовым или под приварку соединением, полнопроходной или неполнопроходной, без привода, с редуктором или под привод (электрический, пневматический, гидравлический).

Для выбора того или иного крана необходимо знать определенный минимум характеристик, которые, как правило, указываются в паспортах на изделие.
В качестве примера ниже приведен перечень технических характеристик, указываемых в паспорте на кран шаровой марки «МАРШАЛ» 11с67пСФ:
Условный диаметр…………………………………….200 мм (250,300, 350,400,500,600мм)
Рабочее давление, не более…………………………..1.6МПа; (2.5МПа;4.0МПА)
Температура рабочей среды………………………….от -40 оС до 180оС
Рабочая среда………………………………………….вода, газ, нефтепродукты и другие неагрессивные среды, нейтральные к материалам деталей крана
Класс герметичности………………………………….А ГОСТ 9544-2005
Климатическое исполнение…………………………..У1, ХЛ1 ГОСТ15150
Температура окружающей среды…… ……….не ниже — 40 оС (У1), не ниже — 40 оС (ХЛ1)
Количество рабочих циклов…………………………..не мене 10 000
Полный срок службы………………………………….не менее 10 лет
Присоединение к трубопроводу………………………..фланцевое
Управление…………………………………………….редукторное
Краны изготовлены в соответствии с ГОСТ28343 (ИСО7121)
Строительные длины………………………………….ГОСТ 28908, ГОСТ3706 (ИСО5702)
Размер фланцев………………………………………..ГОСТ12815 (ИСО7005).

Наряду с достоинствами шаровые краны обладают и рядом недостатков, которые необходимо учитывать при выборе арматуры.
Недостатки шаровых кранов:

невозможность использования стандартных шаровых кранов в качестве регулирующей и дроссельной арматуры;
повышенные требования к чистоте рабочей среды, проходящей через кран, особенно к наличию твердых частиц;
возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении;

Таким образом, проведя краткий анализ современных запорных устройств, можно сделать вывод о том, что каждый из рассмотренных типов запорной арматуры обладает определенными преимуществами и недостатками, зная которые можно наилучшим образом определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Функционирование трубопровода требует его постоянного обслуживания. Для этого используют разные виды трубопроводной арматуры - предохранительную, спускную, запорную и т.д. К примеру, чтобы частично или полностью перекрыть движение рабочей среды в системе, применяют запорную арматуру для трубопроводов. О характеристиках и типах арматуры трубопроводов будет рассказано в этой статье.

Виды арматуры для трубопроводов

Выделяют следующие виды трубной арматуры:

регулирующая;
запорно-регулирующая;
невозвратно-запорная;
запорная;
предохранительная;
обратная;
невозвратно-управляемая;
смесительно-распределительная;
дренажная (спускная);
отводная;
отключающая (защитная);
редукционная (дроссельная);
фазоразделительная;
контрольная.

Как нетрудно догадаться, каждая разновидность продукции предназначена для определённых целей, которым соответствует и устройство трубопроводной арматуры.

Например, запорную трубопроводную арматуру используют для перекрытия движения рабочей среды (или совокупности сред) с целью проведения профилактических работ в сети.

Предохранители служат для защиты трубопровода от превышения рабочего давления, в результате которого система может выйти из строя, путём сброса излишков перемещаемой среды.

Регулирующая арматура предназначена для поддержания нужного количества носителя с помощью изменения его расхода.

Возникновение возвратного потока, снижающего производительность системы, предотвращается обратными элементами (в частности, невозвратно-запорными и невозвратно-управляемыми).

Сброс из трубопроводной системы рабочей среды осуществляется путём использования спусковых, или дренажных, приспособлений.

Разделение фаз (при условии, что в трубах перемещается несколько фазовых состояний среды) производится при помощи фазоразделительных элементов.

Рабочее давление в системе при необходимости снижается благодаря применению редукционной арматуры.

Типы трубопроводной арматуры

Сфера использования арматуры для трубопроводов достаточно широка, она используется во всех типах промышленных трубопроводов, в том числе и в технологически опасных производствах (при перемещении ядовитых, взрывчатых, экологически опасных веществ). Поэтому характеристики трубопроводной арматуры должны полностью соответствовать государственным стандартам безопасности. Обычно производством таких изделий занимаются крупные предприятия.

Сообразуясь с планируемым применением трубной арматуры, выделяют продукцию:

Общетехнического применения.
Для особых условий.
Промышленную специальную.
Судовую и транспортную.
Промышленную сантехническую.

Изделия общего назначения производятся серийно и могут применяться в любой сфере производства.

Судоходство и транспортные перевозки осуществляются в разном климате и при варьирующихся габаритах транспортных средств, которым должна соответствовать судовая или транспортная арматура.

Промышленные сантехнические элементы, как можно догадаться, используются при установке и эксплуатации промышленной сантехники.

Условия производства арматуры

Материал изготовления трубопроводной арматуры определяется будущей областью её применения. Если система (или участок системы) будет работать при давлении до 1,6 МПа, используется ковкий чугун; если больше - сталь. Для трубопроводов небольшого сечения используются высококачественные медные сплавы, благодаря которым не допускается коррозия элементов и прикипание арматуры к трубам.

Следует отметить, что производство арматурных элементов - дело сложное и высокотехнологичное, поэтому должно осуществляться на специальном промышленном оборудовании.

Для производства изделий необходимы:

печь;
пресс специального назначения;
станок для диагностики;
стол, на котором осуществляется сборка;
токарный станок;
сверлильный станок;
конвейер;
воздушный компрессор для покраски изделий;
вспомогательные инструменты и приспособления.

Запорные устройства: классификация и применением

Основные виды запорной арматуры для трубопроводов - задвижки, вентили, клапаны, краны и затворы. Для задвижек характерно движение запирающего элемента под прямым углом к продольной оси трубы, для клапанов - параллельно.

Вентили

Возможно применение вентилей на запорных изделиях диаметром до 0,3 м. Часто они применяются в конечных (тупиковых) участках системы во время ремонта. Запирающий элемент, нередко представляющий собой тело вращения или его часть, поворачивается вокруг оси, расположенной по отношению к оси трубы под произвольным углом. Могут использоваться вентили в качестве не только запорной, но и регулирующей арматуры.

Задвижки

Задвижки - это запорные элементы небольшой длины, предназначенные для работы в системах с малым гидравлическим сопротивлением.

По конструкции они бывают клиновыми (с составным, упругим, цельным клином) и параллельными (шиберными). В системах с небольшим давлением применяются задвижки последнего типа.

Основное предназначение задвижек - выполнять запорные функции; в большинстве случаев как регулирующие элементы они не используются. Во время работы задвижки могут быть выставлены в две возможные позиции: закрыто или открыто.

Лучше всего применять такие элементы в полнопроходных системах, то есть при отсутствии уменьшения сечения труб в патрубках. Например, задвижки идеальны для использования в магистральных трубопроводах, где рабочая среда перемещается непрерывно и с высокой скоростью.

Отличительная конструктивная особенность задвижки – присутствие шпинделя, который, в зависимости от конструкции, выдвигается или нет.

Как уже отмечалось, задвижки бывают двух основных типов: шиберные и клиновые.

В конструкцию шиберных элементов включён металлический клин, при движении разрезающий инородные элементы рабочей среды. Шиберными задвижками оснащаются трубопроводы для фекальных стоков, целлюлозно-бумажного производства и т.д.

В случае же необходимости проведения периодического ремонта элементов системы устанавливают клиновые задвижки, состоящие из чугунного корпуса, внутри которого установлен соединённый с клином вращающийся шпиндель. Клиновые задвижки используют при обслуживании систем транспортировки газов и жидкостей, не реагирующих с материалом изготовления трубопровода. Корпус и крышка таких изделий свариваются из вырезанных из листовой коррозионностойкой или углеродистой стали деталей.

Закрыванием и открыванием задвижек можно управлять вручную или при помощи электроприводов – гидравлических, пневматических или электрических. При регулировании положения элемента вручную следует позаботиться и об установке редуктора, позволяющего не затрачивать на процесс слишком много сил.

Клапаны

Предназначение клапанов – открываться и закрываться при определённых условиях, например, при достижении какого-либо уровня давления или смене направления движения рабочей среды.

Изделия подразделяют на одно- и двухсёдельные, причём обычно в производстве используется второй тип, одновременно осуществляющий распределительные и регулирующие функции.

Основываясь на направлении протекания рабочей среды, клапаны делят на угловые (направление меняется на 90°), проходные (направление не меняется) и прямоточные (линия движения среды выпрямляется).

Чтобы полностью перекрыть движение потока внутри труб, используют запорные клапаны. Эта арматура обеспечивает максимальную надёжность и герметичность системы.

Если возникает необходимость не допустить смены движения рабочей среды (к примеру, при выходе из строя насоса и повреждении или обрыве несущего канала), используют обратные клапаны.

С помощью регулирующих клапанов можно контролировать количество подаваемой в систему жидкости или газа, изменяя размер входного отверстия.

Запорно-регулирующие клапаны, как ясно из названия, осуществляют одновременно две функции.

Все клапаны, при условии надлежащего качества изготовления и установки, пригодны для работы в вакууме, коррозионных средах, в условиях повышенных температуры и давления. Эту трубопроводную арматуру сравнительно просто ремонтировать и обслуживать.

Краны

Более универсальный вариант трубопроводной арматуры – краны. Их можно использовать как запорные, регулирующие или распределительные устройства. Подходят краны для любых, в том числе вязких, жидкостей и газов. Ремонт этих приспособлений требует больших усилий и наличия опыта.

Краны состоят из затвора (или пробки) шарообразной, конусообразной или цилиндрической геометрии, с отверстием в центре, и корпуса. Производятся эти запорные элементы из латуни, бронзы, чугуна и стали, а в случае более агрессивных внутренних условий – из фарфора или специального пластика.

Краны принято подразделять на группы в зависимости от:

направления движения потока и количества патрубков (проходные, трёхходовые, угловые, многоходовые);
принципа движения затвора (с отжимом, или подъёмом, или с вращением, без подъёма, затвора);
способа управления (ручные, с электро-, пневмо-, гидроприводами);
геометрии затвора (игольчатые, конусные, шаровые, цилиндрические);
способа обеспечения герметичности (сальниковые или натяжные).

Основное преимущество крана – возможность регулировать объём потока. Если задвижка работает только в двух режимах – открыто или закрыто – то устройство крана позволяет, изменяя положение отверстия затвора относительно оси движения рабочей среды, добиваться полного прекращения, усиления или ослабления потока. Поэтому кран может служить одновременно и запорным, и регулирующим устройством.

Затворы: практика использования

Затворы – главнейшая часть запорной арматуры любого типа. Именно благодаря исправности затвора возможно своевременное и полное (или, при необходимости, частичное) перекрытие движения в трубопроводе потока жидкости или газа.

Соответственно, при неисправности или некачественном изготовлении затвора последствия могут быть любыми – от незначительной, безвредной течи, устраняемой простой заменой элементов конструкции, до полноценной экологической катастрофы или взрыва носителя. Поэтому особое внимание уделяется материалу изготовления затворов и условиям их эксплуатации.

Наиболее часто встречающийся тип затворов – дисковые. Они применяются в системах отопления, водоснабжения, подачи пара, неагрессивных рабочих сред или продуктов нефтепереработки. Применяются и фланцевые затворы, отличительной особенностью которых является наличие в конструкции фланца.

Затворы можно изготавливать из чугуна, однако использование стальных изделий (из легированной, нержавеющей или углеродистой стали) предпочтительнее.

Стальные затворы обладают рядом значимых преимуществ:

возможна работа при температуре до -60°С;
такие затворы могут работать в среде температурой до 700°С;
предназначены для использования в агрессивных рабочих средах;
выдерживают большое давление (до 10 МПа).

Как поворотные механизмы затворы отличаются:

простотой установки и ремонта;
компактностью (их можно крепить в ограниченных пространствах);
небольшими, по сравнению с задвижками, весом и габаритами;
простотой замены при износе изделия при большом сроке годности;
невысокой ценой;
отсутствием угрозы заклинивания или прикипания во время использования.

Можно сказать, что запорная арматура, при простоте и сравнительно небольшой цене продукции, является не только полезнейшим элементом конструкции трубопровода, но и главной гарантией безопасности как работы системы, так и здоровья и жизни обслуживающего персонала. Ведь именно благодаря запорным элементам можно вовремя остановить утечку опасной жидкости или ядовитого газа и перекрыть движение среды в нужной точке, не нарушая всего цикла работы системы.

Поэтому к выбору, качеству и установке запорной арматуры следует подходить как можно ответственнее, сообразуя свои решения не только с ценой изделий или страной происхождения, но и с предварительно произведёнными расчётами. И, разумеется, нельзя забывать о своевременном обслуживании и плановой замене столь важных для любого трубопровода элементов.

Запорная арматура необходима для контроля различных газов и жидкостей, транспортируемых по трубопроводу. Ее можно разделить на арматуру общетехнического назначения и используемую в особых условиях.

Материалом для создания арматуры служат чугун и сталь. Такой выбор материала обусловлен тем, что внутренняя поверхность арматуры должна выдерживать взаимодействие с химически активными средами и быть устойчивой к коррозии, которая может привести к нарушению герметизации и утечке среды.

Без арматуры безопасное использование трубопровода невозможно.

Полнооткрывающаяся арматура, а именно пробковые краны, вентили, арматура с проходным каналом, имеющая строение трубки Вентури, относится к запорной.

Любое запорное устройство обладает следующими характеристиками:

диаметр трубопровода, на который оно монтируется;
значение избыточного давления в трубе при температуре 20 °C.

Бывает четыре вида запорной арматуры.

Краны – самый популярный вид запорных деталей. Он используется при работе с разными средами: жидкостями, газом, паром. Его размер может быть о двух с половиной сантиметров до восьми, а масса – от 0,5 кг до девяти. Присоединяют краны к трубе с помощью фланца, муфты или сварки.

По структуре краны делят на пробковые и шаровые.

Пробковые краны обычно используются при транспортировке природного газа, нефти, воды, пара, смазочных масел. У устройств такого типа есть ряд существенных недостатков:

необходимо постоянно следить, чтобы кран не прикипел к корпусу;
необходимость использовать редуктор, чтоб создать большой крутящий момент;
они могут изнашиваться неравномерно, что может вызвать разгерметизацию трубы.

Шаровые краны представляют собой деталь, состоящую из корпуса и пробки, и используются для трубопроводов с большим диаметром, если температура рабочей среды будет неизменной. Такие краны характеризуются небольшим размером. В настоящее время они используются в основном в бытовых условиях: в водопроводах и системе отопления, бытовых приборах, использующих воду и т. д.

По принципу герметизации краны классифицируют на натяжные и сальниковые. Основные детали сальниковых кранов изготовляются из чугуна. Их устанавливают на трубах, по которым осуществляется транспортировка текучих сред. Сальниковые краны эксплуатируются при температуре до 100 °C.

Вентили

Запорные вентили используются только для перекрытия потока и не позволяют влиять на давление в трубопроводе. Размер не больше 300 мм в диаметре прохода. Конструкция включает в себя золотник, установленный на опускающемся шпинделе. Когда рабочую среду перекрывают, золотник опускается на седло. Чтобы избежать гидроудара, он движется параллельно потоку.

По способу герметизации вентили бывают:

сальниковые;
сильфонные;
диафрагменные.

Как правило, большие вентили соединяют с трубой посредством фланцевого соединения, а для закрепления маленьких используются муфты. Для работы в условиях высокого давления используются устройства с толстыми стенками, которые подсоединяются к трубам с помощь сварки.

Управление осуществляется с помощью маховика или электропривода. Некоторыми из них можно управлять на расстоянии.

Выбирая вентиль, нужно ориентироваться на температуру вещества, которое будет транспортироваться по трубам.

Для рабочей среды, температура которой не будет подниматься выше 50 °C, используются устройства из чугуна, соединенные с трубопроводом с помощью муфты. Уплотнительное кольцо у них сделано из кожи, а прокладки паронитовые. Сальники заполнены асбестом.

Если диапазон температур узок и находится строго в промежутке между 45 и 50 °C, можно установить устройства с электромагнитным приводом. Золотник и крышка у них стальные, а корпус выполнен из ковкого чугуна. Во время монтажа электропривод должен быть установлен в положении сверху.

Вентили устанавливаются только в тупиковых частях системы подачи жидкости, а также используются для сильфонного уплотнения шпинделя.

Заслонка

Заслонки монтируются на трубопроводах, диаметр которых около 2200 мм. Их можно использовать при условии, что давление в трубах будет невысоким. Управление осуществляется вручную, с помощью гидро- или электропривода. Привод есть только у заслонок с диаметром от 300 до 1600 мм и номинальным давлением 1,0 МПа.

Заслонки с электроприводом нужно устанавливать так, чтобы он был наверху, а приводной вал при этом располагался вертикально. У заслонок без привода ограничений в установке нет.

Заслонка устроена очень просто, но при этом она не уступает другим видам запорной арматуры по эффективности.

Запорным механизмом служит поворотный диск, который может двигаться вокруг своей оси, находящейся перпендикулярно или под углом к потоку. У большинства заслонок корпус изготовлен из чугуна, а поворотный диск – из стали. Благодаря тому, что чугун способен контакт с химическими веществами, заслонку можно использовать для трубопроводов, по которым транспортируются кислоты и щелочи.

Для установки применяется фланцевое соединение или сварка.

На водопровод устанавливают бесфланцевые заслонки. В канавке поворотного диска такой заслонки вставлено резиновое кольцо, уплотняющее запорный механизм. Корпус выполнен из чугуна, поворотный вал является стальным.

У этого типа запорной арматуры есть ряд достоинств:

низкая цена;
небольшой вес;
они просты в эксплуатации;
способны пропускать рабочую среду, в которой содержатся твердые частицы;
они практически не ломаются и редко нуждаются в ремонте.

Задвижка и ее отличия от заслонки

Из-за особенностей строения использование заслонок является целесообразным только на магистралях и технологических производствах. В отличие от них, в конструкцию задвижек входит шпиндель, который в зависимости от вида может быть выдвижным или невыдвижным.

Задвижки с выдвижным шпинделем могут быть дополнительно оснащены электроприводом. Благодаря этому их контроль может осуществляться на расстоянии.

Задвижки используются в трубопроводах с неагрессивной рабочей средой. Они способны выдерживать высокие температуры и давление.

При работе с топливным газом, температура которого может достигать 100 °C, используются двухдисковые клиновые задвижки из чугуна. Шпиндель у них невыдвижной. Прокладочным материалом является паронит. На дисках и корпусе находятся чугунные кольца, которые служат для повышения плотности запорного механизма. У таких заслонок нет дистанционного управления.

Для работы с коксовым газом на трубы монтируют двухдисковые клиновые задвижки, у которых шпиндель выдвигается. Все детали, кроме стального шпинделя, создаются из ковкого чугуна. Задвижки с диаметром 1300 мм выдерживают температуру 200 °C и рабочим давлением 1,8 МПа. Устройства с диаметром 1500 мм используются в условиях рабочего давления 0,05 МП и 85 °C.

Контроль осуществляется с использованием электропривода мощностью 3 кВт.

На трубы, по которым перекачивают нефть и масло, устанавливают сварные клиновые задвижки из стали. Шпиндель у них выдвигается. Они выдерживают до 250 °C. Положение при установке может быть любым.

Какая запорная арматура нужна при работе с агрессивными средами

При работе с агрессивными средами используются краны, вентили и задвижки. Чтобы правильно подобрать арматуру, нужно принять во внимание вещество, с которой она будет контактировать.

Благодаря герметичному соединению седла и золотника и незначительному уровню трения, в таких условиях преимущественно используются вентили. Для работы в жидких средах рекомендуется применять вентили из латуни. Если работать приходится в условиях высокой температуры, устанавливаются сильфонные вентили, способные работать при нагреве до 350 °C.

Для того чтобы запорную арматуру можно было использовать при работе с агрессивными веществами, она должна обладать коррозионной стойкостью, поэтому популярными стали фланцевые вентили, изготовленные из фарфора и покрытые глазурью для защиты от коррозии. Применяются также диафрагмовые вентили, на которые нанесено покрытие из резины.

Реже всего для работы с агрессивными веществами применяются задвижки, так как их необходимо покрывать коррозионностойкой сталью, что является нерентабельным. Кроме того, если у задвижки выдвижной шпиндель, то она требует регулярного ремонта.