Трубопровідна запірна арматура: характеристики, види, застосування
Трубопровідна арматура використовується при облаштуванні систем, що транспортують різні речовини і в залежності від свого призначення ділиться на запобіжну, запірну, регулюючу, відвідну та ін. Також вона незамінна, якщо потрібно ремонт мережі. Запірна арматура призначена для зміни інтенсивності потоку середовища (пари, рідин, нафтопродуктів, газу та ін) або його перекриття. До таких виробів відносяться вентилі, крани, клапани, затвори і засувки.
Запірна арматура — важливий елемент будь-якого трубопроводу
Основні різновиди трубопровідної арматури
Трубна арматура в загальному випадку поділяється на такі види:
- запірна;
- запобіжна;
- регулююча;
- запірно-регулююча;
- зворотна;
- неповоротно-запірна;
- розподільно-змішувальна;
- неповоротно-керована;
- спускна (дренажна);
- фазороздільна;
- відвідна;
- захисна (відключає);
- редукційна (дросельна);
- контрольна.
Запірну трубопровідну арматуру застосовують для перекриття з встановленою герметичністю потоків робочого середовища, якщо виконується ремонт мережі. Основним призначенням запобіжних елементів є автоматичний захист каналів і обладнання від недопустимого надлишкового тиску шляхом скидання надлишкової кількості носія, регулюючих – коригування параметрів середовища шляхом зміни витрати.
Зверніть увагу! Трубопровідна запірно-регулююча арматура поєднує функції відповідних видів виробів.
Автоматичне запобігання зворотного потоку забезпечується зворотними елементами. Підвидами такої арматури для трубопроводів є зворотно-запірні і неповоротно-керовані вироби. У першому з них може здійснюватися примусове закриття, а у другому – примусове обмеження ходу, закриття і відкриття.
Розмір та тип арматури підбирається в залежності від призначення і розміру трубопроводу
Дренажні (спускні) елементи – це трубопровідна запірна арматура, яка призначена для скидання з ємностей або систем робочої середовища. Якщо остання знаходиться в різних фазових станах, то розмежування виконується за допомогою фазоразделительных виробів. Редукційна трубопровідна арматура знижує робочий тиск в системі шляхом підвищення в проточній частині гідравлічного опору.
Особливості промислової трубопровідної арматури
Оскільки трубопровідна арматура як готовий продукт повинна відповідати всім нормативним документам і вимогам безпеки, її виробництво найчастіше налагоджено великими підприємствами. Промислова сфера застосування елементів вимагає наявності автоматичного режиму роботи, можливості дистанційного керування і високого ступеня надійності. Така запірна арматура може бути розділена на 5 типів:
- загальнотехнічного призначення;
- для використання в особливих умовах;
- спеціальна промислова;
- транспортна і судова;
- сантехнічна промислова.
Перший тип виробів найчастіше випускається серійно і підходить для застосування в будь-якій галузі. Промислова арматура другого типу використовується в енергетичних системах, мають високі технологічні характеристики, а також, коли виконується установка або ремонт каналів транспортування токсичних і агресивних середовищ.
До суднових і транспортним елементів пред’являються високі вимоги. Їх виробництво враховує масу, габарити вироби та інші параметри, а також можливість їх застосування в різних кліматичних зонах. Спеціальна промислова арматура розробляється і виготовляється за замовленнями окремих відомств і підприємств.
До арматури для трубопроводів, що транспортує агресивні робочі середовища, що пред’являються підвищені вимоги
Виробництво елементів
Для виробництва трубопровідної арматури запірного типу використовуються ковкий чавун, якщо тиск середовища в каналі не більше 1600 кПа або сталь, якщо тиск перевищує вказане значення.
Зверніть увагу! Її виготовлення здійснюється на високоякісному і високоточному обладнанні, розташованому на площі мінімум 300 м2. Воно не завжди зустрічається у вільному продажу.
Виробництво елементів для трубопроводів вимагає наявності таких агрегатів та інструментів:
- печі;
- спеціального преса;
- верстата для діагностики;
- стіл для зборки;
- свердлильного і токарного верстата;
- стрічкового конвеєра;
- повітряного компресора для фарбування;
- різних інших дрібних інструментів.
Ремонт і обслуговування каналів малого діаметра можливо завдяки запірного обладнання, виробництво якого засновано на застосуванні високоякісних сплавів міді та бронзи. Вони запобігають руйнуванню елементів від процесів корозії і «прикипание» механізму до поверхні корпусу.
Типи запірних механізмів
Трубна арматура запірного типу представлена засувками, клапанами (вентилями), кранами, затворами. Засувкою називається такий механізм, у якого переміщення регулюючого і замикаючого елемента відбувається перпендикулярно осі руху робочого середовища, у клапана або вентиля – паралельно осі потоку.
Виробництво вентилів засноване на випуску запірних виробів, діаметр проходу яких становить до 30 див. Найчастіше вони використовуються в кінцевих ділянках, коли виконується ремонт каналу. У кранів елемент замикання або регулювання, найчастіше має форму частини або повного тіла обертання, обертається навколо своєї осі, яка розташована по відношенню до напрямку руху середовища довільно.
Одним з типів запірної арматури є засувки, вони бувають з автоматичним управлінням
Засувки характеризуються малою довжиною і невеликим гідравлічним опором. Вони бувають клинові з складовим, пружним або цільним клином і паралельні: однодискові (шиберні) і дводискові. Останній тип засувок застосовується в трубопроводах з незначним тиском.
Для затворів характерна дископодібна форма замикаючого або регулюючого елемента, який повертається навколо осі, розташованої перпендикулярно або під кутом до потоку робочого середовища.
Засувка як запірний елемент
Засувки переважно використовуються як запірна арматура і, як правило, не призначаються для регулювання витрати середовища. При експлуатації замикаючий елемент встановлюється в крайні положення (закрита, відкрита). Виробництво засувок зазвичай засноване на виготовленні повнопрохідні конструкцій, коли не відбувається звуження діаметрів отворів в сполучних патрубках.
Зверніть увагу! Такі механізми особливо цінні для застосування в магістральних трубопроводах, які характеризуються постійним високошвидкісним рухом середовища.
Їх пристрій передбачає наявність висувного або невыдвижного шпинделя. З недоліків засувок виділяють:
- довгу процедуру закриття і відкриття;
- досить велику будівельну висоту (елементи з висувним шпинделем);
- швидкий знос ущільнюючих поверхонь затвора і корпусу.
Недоліком засувок з ручним управлінням є довга процедура відкриття і закриття
Промислова сфера використання засувок дуже обмежена. Основними їх характеристиками є: температурний поріг – до 450 ?З, витримується тиск – до 25 тис. кПа, можливий діаметр проходу – від 5 до 120 див. В якості робочого середовища може виступати масло, пара, нафта, кислота, луг, вода та ін
Огляд видів засувок
Шиберна засувка відрізняється від звичайної виконанням замикаючого елемента. У ній використовується клин з металу, який здатний розрізати включення в середовищі, що протікає всередині тіла механізму. Цей тип арматури застосовується для трубопроводів з фекальними стоками, целюлозно-паперовими та ін.
Клинова засувка встановлюється на мережах каналів для запирання потоку середовища, якщо проводиться їх ремонт. У її конструкцію входить чавунний корпус, що обертається шпиндель, який з’єднаний з клином. Штампозварні клинові засувки застосовуються на трубопроводах, що транспортують газоподібні і рідкі середовища нейтральні до матеріалу виготовлення основних деталей механізму. Їх корпус і кришку отримують зварюванням окремих елементів, виготовлених з листової корозійностійкої або вуглецевої сталі.
Керувати засувками можна як електроприводами (гідравлічним, електричним, іноді пневматичним), так і вручну. В останньому випадку при великому діаметрі елемента потрібна установка спеціального редуктора для зниження прикладених зусиль по його відкриттю/закриттю.
Для систем каналізації використовують шиберні засувки, всередині яких присутня сталевий клин
Можливим також є ремонт чавунних і сталевих засувок. Перший тип витримує температуру до 225 ?С. На вертикальному трубопроводі чавунна засувка ставиться плазом, щоб шпиндель був повернений горизонтально, а на горизонтальному – маховиком вгору, шпиндель розташований вертикально.
Умови застосування і типи клапанів
Клапани – це пристрої, які встановлюються на трубопровід або посудину і призначаються для закриття або відкриття при настанні певних умов, наприклад, зміни напряму потоку середовища в каналі, підвищення тиску. Вони бувають односедельные і двухседельные, останні частіше використовують як регулюючі та розподільні.
За напрямком потоку через клапан таку арматуру ділять на кутову (потік на виході перпендикулярний потоку на вході), прохідну (напрямок потоку на виході і вході однаково) і прямоточну (прохідну, в якій спрямлена лінія руху потоку). Для повного перекриття потоку середовища в каналі, а також його пуску, виходячи з вимог технологічного процесу, який обслуговується таким трубопроводом, застосовується запірний клапан. Він забезпечує хорошу герметичність як по відношенню до зовнішніх умов, так і у затворі.
Зверніть увагу! Зворотний клапан встановлюється на трубопровід з метою виключення руху газу або рідини в зворотному напрямку при обриві або течі з каналу, або відключенні насоса.
Запірно-регулююча арматура дозволяє контролювати витрата робочого середовища трубопроводу
Виділяють також регулюючі (забезпечують контроль витрат середовища шляхом змін розміру перерізу) і запірно-регулюючі клапани, що поєднують в собі 2 функції. До достоїнств таких механізмів можна віднести можливість застосування у вакуумі, агресивною і корозійному середовищі, при високих тисках і температурних режимах, простий ремонт та обслуговування.
Пристрій і класифікація кранів
Кран може представляти собою запірний, регулюючий або розподільчий механізм і призначається для роботи з рідкими (у т. ч. в’язкими) і газоподібними середовищами. Для ремонту трубопровідної арматури такого типу необхідно знання його конструкції й особливі навички. Основними деталями крана є затвор (пробка) у вигляді кулі, конуса або циліндра з наскрізним отвором і корпус. Для виготовлення елементів застосовується латунь, бронза, чавун, сталь, а для агресивних середовищ – фарфор, пластмаса і т. д.
Класифікація кранів здійснюється за такими ознаками:
- напрямок потоку і число патрубків: прохідні, триходові, кутові, багатоходові;
- характер руху затвора: з віджимом (підйомом) або з обертанням (без підйому) затвора;
- тип приводу: з гідро-, пневмо-, електроприводом, ручні;
- форма затвора: голчасті, кульові, конусні, циліндричні;
- спосіб герметизації: натяжні, сальникові.
Кран управляється шляхом обертання затвора. При повному закритті ходу середовища кут повороту становить 90 градусів, при менших значеннях відбувається часткове перекриття потоку і пристрій може застосовуватися в якості регулюючого механізму.
Звичайний кульовий вентиль можна зустріти практично в кожному будинку і квартирі
Особливості застосування затворів
Поворотний дисковий затвор використовується для опалення, пара, водопостачання, неагресивних середовищ, нафтохімії. Видова різноманітність механізмів представлено також елементами з електроприводом і сталевими пристроями. Останній тип, виходячи з експлуатаційних умов, може бути виготовлений з вуглецевої, легованої або нержавіючої сталі.
Такі затвори, на відміну від чавунних, розраховані на роботу в більш складних умовах:
- мінімальне значення температури навколишнього середовища: від -60 градусів;
- температура середовища (робочої): до +700 градусів;
- робота в навколишньому середовищі агресивного характеру.
Використання сталі дозволяє встановлювати затвори на трубопроводи з високим тиском (до 100 кгс/см2). Основними перевагами таких поворотних механізмів є:
- простий монтаж і ремонт;
- можливість установки в обмежених умовах;
- мала вага і довжина (порівняно з засувкою);
- легка заміна керуючої манжети (її ресурс – десятки тисяч циклів закриття/відкриття);
- вартісна доступність;
- виключено заклинювання і прикипание після тривалої експлуатації.
Ще один вид затвора – фланцевий, який складається з корпусу з ущільненням, диска і фланця з ущільненням.
Зверніть увагу! На корпус механізму завжди наплавляють захисний склад, що збільшує термін використання виробу.
Управління поворотними дисковими елементами забезпечується ручкою (з/без фіксатора), редуктор, електро-, пневмо — і гідроприводом.
Запірна арматура необхідна, якщо виконується обслуговування трубопроводів, їх будівництво або плановий, систематичний ремонт. Різноманітність видів елементів, виробництво яких базується на виконуваних ними функціях та особливості використання, достатньо велике і представлено багатьма виробниками.
