Сравнительные характеристики запорной арматуры

Сравнительные характеристики запорной арматуры

Запорная арматура применяется в устройстве канализации и газопровода. Она видна на трубопроводах общего назначения, промышленного типа, промышленных трубопроводах с особыми условиями работы, сантехнических трубопроводах и на многих других. Они предназначены для того, чтобы перекрывать любые водные либо газовые потоки.

Бытовая сантехника не обходится без подобных механизмов, но мало кто понимает, чем отличается кран от задвижки. Без этого просто невозможно подключить бытовую технику, устранить течь, перекрыть газ или поменять смеситель. Сантехника окружает нас сплошь и рядом, а запорная арматура — неотъемлемая ее часть.

Но, исходя из их функциональных характеристик и области применения, выбирается тот или иной вид устройства. Для правильного выбора следует знать, чем может отличаться принцип их работы, и какую функцию каждый из них выполняет.

Принципы работы крана, вентиля и задвижки

Конструктивными решениями запорной арматуры, являются краны, вентиля и задвижки. Чем они отличаются между собой?

Задвижки являются самыми распространенными и самыми востребованными запирающими устройствами. Их конструкция подразумевает нахождение запирающего элемента в положении закрыто и открыто.

Поток рабочей среды перекрывается вследствие того, что запирающий элемент перемещается перпендикулярно к его оси. Задвижки могут быть применены исключительно в роли запирающей арматуры.

Они бывают параллельные, клиновые и шиберные.

Вентиль или клапан способны перекрывать поток рабочей среды за счет того, что устройство перемещается параллельно оси его движения. Он, в отличие от задвижек, может быть применен не только как перекрывающее устройство, но и как регулирующее ввиду того, что его конструкция позволит вам не полностью перекрыть поток среды, а частично.

К существенному недостатку можно отнести неспособность вентиля реагировать на изменяющуюся скорость и давление в системе. Поэтому сфера его применения — трубопроводы с относительно постоянным потоком и давлением рабочей среды. Кроме регулирующих и запорных устройств, различают перепускные, смесительные, а также распределительные конструкции данных механизмов.

Кран — еще один вид запорной арматуры. Он может быть применен как перекрывающее, так и регулирующее устройство.

Функционирует он так: запорный элемент, вращаясь вокруг своей оси, перемещается по направлению перпендикулярному движению потока среды. Запорный элемент имеет форму диска.

Вследствие его вращения вокруг собственной оси и происходит перекрытие жидкости по перпендикулярному направлению.

Современная сантехника предлагает различные конструкционные решения запорной арматуры, которые имеют собственные особенности. Конечно, это влечет за собой наличие отличительных преимуществ и недостатков, которые проявляются в различных условиях.

Поэтому, чтобы правильно выбрать запорную арматуру, необходимо учесть особенности конструкции трубопровода, а также условия использования и требования к конкретному устройству.

Для этого необходимо понимать, чем отличается, к примеру, кран от вентиля, ведь разница между ними не столь очевидна.

Сравнительные характеристики крана и вентиля

Основным различием между краном и вентилем является регулировка напора рабочей среды. Вентиль может производить такую регулировку, а вот кран нет. Более того, учитывая правила эксплуатации кранов, регулировать с их помощью напор категорически запрещено. Функций у крана всего две: открывать и закрывать поток среды. А вот клапан может легко регулировать напор жидкости или газа.

Такое различие обусловлено конструкцией. Запорный элемент в этом устройстве перемещается в направлении потока и в итоге садится на седло. В кранах же он вращается вокруг своей оси. Кроме того, существуют шаровые краны.

В их конструкции запорным элементом выступает поворачивающейся перпендикулярно потоку шар, вследствие чего изменяется диаметр трубы. А вот вентиля оборудуются грун-буксой.

Данное конструктивное решение подразумевает, что, перемещая шток грун-буксы, производят поднятие или опускание клапана, который прикреплен к штоку. Таким образом, происходит открытие или закрытие отверстия, которое находится в седле.

Визуально несложно отличить вентиль от крана. Если у запорной арматуры простая ручка, а конец этой ручки крепится к штоку, то это — кран. Если же на месте ручки на штоке находится барашек — это клапан.

Сравнение вентиля и задвижки

Чем отличается вентиль от задвижки? Разница между ними заключается в конструкции этих двух видов запорной арматуры. Задвижка имеет более сложную конструкцию.

В ней поток перекрывается за счет заслонки или конуса, который перпендикулярно опускается до упора, то есть до полного перекрытия движения жидкости или газа. Вентиль же устроен несколько проще.

Поток перекрывает клапан, который прижимается к седлу параллельно. Таким образом, поток дважды изгибается под 90°. При этом повышается сопротивление.

Если клапан сконструирован и сделан правильно, не должны сужаться проходные отверстия, если сравнивать их с входными и выходными. А вот задвижки этим похвастать не могут. Во многих трубопроводах ставят полноприводные их варианты, которые по своему диаметру соответствуют диаметру трубопровода.

Хотя существуют и другие варианты этого устройства, более суженные, чем диаметр трубопровода. Их устанавливают с определенной целью. Такие задвижки благодаря меньшему диаметру имеют меньший крутящий момент. Это уменьшает износ уплотнителей в трубе.

Если трубопровод имеет большой диаметр, свыше 300 мм, или если трубопровод работает под большим давлением, то в таких трубопроводах рациональнее ставить задвижки, так как они работают эффективнее.

Клапан, имея более простую конструкцию, обладает в итоге и низкой стоимостью. Кроме того, его проще вращать под высоким давлением.

Но это высокое давление создает остаточную нагрузку на конструкцию, так как в конструкции вентиля есть изгибы, и высокое давление стремится отжать клапан от седла. В конструкции задвижки нет изгибов, такое сопротивление потоку сведено на нет.

Давление существует только со стороны движения потока, и это помогает заслонке более плотно прилегать к седлу. Что обеспечивает задвижке большую надежность по сравнению с вентилем.

Задвижки не могут выступать в роли регулирующих элементов, а могут лишь полностью перекрывать поток или полностью открывать его. А вот вентили могут играть роль регулирующих устройств.

ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ

Характеристика запорной арматуры

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

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.

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.

Кран шаровой полнопроходной

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.

Устройство заслонки для трубопровода

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.

Разновидности стальных параллельных задвижек

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.

Устройство задвижек с выдвижным шпинделем

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.

Запорные клапаны — Агрессивная среда

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.

Видео по теме: Трубопроводная арматура

Выбор типа запорной арматуры в зависимости от условий работы (стр. 1 из 2)

Выбор типа запорной арматуры в зависимости от условий работы

Для выбора запорной арматуры необходимо иметь полные данные о системе, где собираются применять арматуру, о назначении арматуры и условиях ее работы.

Запорную арматуру выбирают в зависимости от конкретных условий и особенностей технологического процесса, а также от вида и физических свойств перекачиваемой рабочей среды (нефть, керосин, вода, газ, воздух, пульпа, шлам, суспензия и др.

), характера работы арматуры (частота срабатывания, преобладающее закрытое или открытое рабочее положение), вида нагрузок в гидравлической системе (устойчивый режим, пульсация давления, динамические и ударные нагрузки, вибрации), температурного режима трубопровода и окружающей среды.

При выборе арматуры следует учитывать также ее габаритные размеры и массу с учетом места для ее установки (например, для параллельных трубопроводов), стационарный или передвижной характер всей системы.

Применение того или иного типа запорной арматуры определяют также такими факторами, как вид энергии для привода, необходимость ручного или механического привода, дистанционного или автоматического управления, быстрота закрывания и открывания, наличие в приводе аварийного дублера с независимым источником энергии (в частности, ручного дублера).

На выбор арматуры значительно влияют химическая активность рабочей среды и ее коррозионные свойства. Они определяют марку материала корпусных деталей арматуры и уплотнения.

При выборе арматуры необходимо учитывать ее долговечность и ремонтопригодность. Эти характеристики связаны с расчетным сроком службы самой установки, где применяют арматуру, а также с проектируемой в дальнейшем модернизацией или автоматизацией системы.

В системах, где затруднено обслуживание и где выход арматуры из строя может повлечь серьезные последствия, основной характеристикой для выбора запорной арматуры может стать надежность ее работы.

Наконец, один из решающих факторов при выборе арматуры – ее экономичность. Экономичность следует рассматривать комплексно, для всего народного хозяйства в целом. При этом учитывают цену арматуры, стоимость ее обслуживания, а также ее влияние на экономические показатели всего производства.

Среди конкретных условий для каждого технологического процесса наиболее важным является требуемая герметичность. При этом к запорной арматуре предъявляются самые различные требования – от абсолютной герметичности до допускаемого пропуска относительно больших размеров.

Здесь следует учитывать, что в газообразных средах при уплотнении типа “металл по металлу” абсолютной герметичности достичь невозможно. Однако фиксация пропуска среды зависит в сущности от метода контроля. Обычные визуальные методы контроля могут не зафиксировать пропуск среды, если он очень мал.

При очень жестких требованиях к герметично

сти для контроля следует применять специальные течеискатели.

Из всех видов запорной арматуры наиболее герметичны вентили. Это объясняется тем, что в вентиле безопасно для уплотнительных поверхностей можно создать наиболее высокие удельные давления в затворе (потому что там отсутствует перемещение уплотнительных поверхностей во взаимном контакте и тем самым резко снижается опасность задирания).

Кроме того, для высоких давлений стали применять шаровые краны.

В этих кранах (с плавающей пробкой) для уплотнения обычно используют усилие от давления рабочей среды (в то время как в вентилях с подачей под золотник оно, наоборот, мешает герметизации). Условный проход вентилей ограничен и практически тем меньше, чем выше рабочее давление. Предельный условный проход вентилей колеблется от 400 мм при низких

давлениях, до 150 мм при высоких давлениях. Для средних и больших проходов надо применять задвижки, краны со смазкой или шаровые краны.

При высоких давлениях и больших проходах стали применять шиберные задвижки, использующие для герметизации рабочее давление среды. Они более просты и экономичны, чем клиновые или параллельные двухдисковые задвижки. Уплотнение в корпусе в них, как правило, выполняют из пластмассы или резины, а запорный элемент (шибер) – из стали.

Шиберные задвижки практически имеют любые размеры. Известны конструкции, применяемые на трубопроводах с условным проходом свыше 1200 мм при давлении 150 кгс/см2. Однако при низких давлениях, где усилия, создаваемого напором среды, зачастую бывает недостаточно для герметизации, шиберные задвижки могут не удовлетворять поставленным требованиям.

В этих условиях надежную герметичность обеспечивают клиновые задвижки, а также краны со смазкой.

Следует иметь в виду, что конические краны со смазкой практически эффективны для диаметров условного прохода не более 300 мм, так как при больших проходах их изготовление становятся слишком трудоемким (ввиду очень большой площади контактной поверхности, по которой надо обеспечить прилегание пробки к корпусу).

На трубопроводах диаметром более 300 мм следует применять задвижки либо шаровые краны со смазкой либо с неметаллическим уплотнением.

Для рабочих давлений до 10 – 16 кгс/см2 при малых и средних проходах и до 2,5 – 6 кгс/см2

при больших проходах наиболее экономичны дисковые затворы с резиновым уплотнением. Они обеспечивают герметичность, однако не столь надежно, как вентили, задвижки и краны. Вследствие этого дисковые затворы применяют в менее ответственных случаях эксплуатации. Физические свойства среды оказывают существенное влияние на выбор типа запорной арматуры.

Если рабочая среда содержит твердые включения, которые могут налипать на уплотнительные поверхности, то применять клиновые задвижки не рекомендуется, так как при этом они могут не обеспечить необходимой герметичности вследствие защемления твердых частиц между уплотнительными поверхностями.

В таких средах лучше применять параллельные двухдисковые задвижки с принудительной очисткой уплотнений при закрывании. В средах типа суспензий и шламов весьма успешно применяют шаровые краны с пластмассовыми седлами.

В том случае, если из рабочей среды выпадает осадок или среда застывает (например, заполимеризовывается), применять вентили обычного типа, особенно задвижки, нежелательно, так как эти виды запорной арматуры имеют застойные зоны в корпусе, а запорный элемент их при срабатывании перемещается.

Кроме того, в застойных зонах могут скапливаться отложения, что затрудняет перемещение запорного элемента и управление арматурой. Здесь наиболее подходящим типом арматуры являются краны как конические, так и шаровые. В конических кранах отсутствуют застойные зоны, а в шаровых они не опасны, так как запорный элемент (сферическая пробка) не перемещается в корпусе при срабатывании крана.

Большую роль при выборе арматуры играет агрегатное состояние рабочей среды (жидкое или газообразное). Газообразные среды значительно труднее уплотнять, чем жидкие, а потому первые требуют применения арматуры с более высокой герметичностью.

Важное физическое свойство жидкой среды – ее смачивающая способность по отношению к поверхности уплотнения. Известно, что керосин хорошо смачивает металлические поверхности, а потому легко проникает в малейшие неплотности.

К арматуре, работающей на керосине, предъявляются такие же высокие требования по герметичности, как и к работающей на газообразной среде. Из газов наибольшая герметичность запорной арматуры требуется для водорода и гелия.

Для высоковязких продуктов (каменноугольный пек, различные смолы и др.) для облегчения их транспортировки необходимо применять арматуру с обогревом – вентили и краны.

Наиболее часто применяют обогрев высококипящими органическими теплоносителями и водяным паром. С этой целью краны и вентили снабжаются герметичными рубашками, окружающими корпус, через которые прокачивается обогревающая среда.

Реже применяют арматуру с электрообогревом, так как последний выполняется сложнее и менее эффективен.

Иногда вместо обогрева приходится охлаждать арматуру, чтобы предотвратить полимеризацию или разложение среды. Для охлаждения используют такие же рубашки, как и для обогрева. Для чугунной арматуры рубашки обычно выполняют литыми, для стальной – приварными (такие рубашки проще в изготовлении и снижают брак литья при производстве).

Особые требования предъявляются к арматуре для трубопроводов сжиженного газа. Сжиженный природный газ имеет плохую смазывающую способность и, кроме того, хорошо растворяет масла и смазки. Большинство резин впитывает сжиженный газ, разбухает и прилипает к металлу.

Малую набухаемость имеют резины на основе синтетического акрило-нитрильного каучука (пербутана). Вследствие низкой стойкости смазок в сжиженном газе для таких трубопроводов не рекомендуется применять краны со смазкой.

В США на трубопроводах для сжиженных газов широко применяют шаровые краны с пластмассовым уплотнением. В этой среде хорошо работают такие пластмассы, как фторопласт, нейлон, полиэтилен.

На трубопроводах сжиженного газа желательно использовать запорную арматуру с верхним уплотнением, чтобы перенабивать сальник без остановки транспорта газа.

В химически агрессивных средах требуется применять арматуру из коррозионностойких материалов, чтобы обеспечить стойкость не только корпусных деталей, узла шпинделя и запорного элемента, но и уплотнительных поверхностей затвора и сальникового уплотнения.

Арматуру из кислотостойкой стали и специальных сплавов имеет смысл использовать в средах только с высокими рабочими давлениями, повышенными температурами (когда пластмассы резко снижают прочность) или для ответственных условий работы.

Во всех прочих случаях следует применять гуммированную, футерованную пластмассами, керамическую, эмалированную и

цельнопластмассовую арматуру с учетом стойкости соответствующих неметаллических материалов в рабочей среде.

Для установок, в которых рабочая среда является радиоактивной, токсичной и пропуск среды через сальник недопустим, следует применять бессальниковую арматуру. Из различных типов такой арматуры наиболее надежны сильфонные вентили. Их используют для самых ответственных условий эксплуатации.

Другие типы арматуры с сильфонами применяют весьма редко, так как это вызывает большие конструктивные трудности (для задвижек сложно обеспечить большой ход, а для кранов – вращательное движение). Бессальниковая арматура, в которой не используются сильфоны (диафрагмовые вентили, шланговые затворы и др.

), недостаточно надежна и, главное, пригодна только для весьма ограниченного диапазона рабочих давлений и температур.

Трубопроводная арматура: основные параметры, особенности выбора и применения

Трубопроводная арматура: основные параметры, особенности выбора и применения

Развитие водопроводных и тепловых систем, внедрение энергосберегающих технологий, автоматизация жилищно-коммунального хозяйства, дало толчок к расширению номенклатуры разнообразных устройств, предназначенных для управления потоками рабочей среды транспортируемой по трубопроводам. Такие устройства, применяемые для отключения, распределения, регулирования, смешения или сброса потоков сред, объединены под понятием трубопроводной арматуры.

Насыщение рынка зарубежными и отечественными образцами, большое разнообразие условий, в которых работает арматура, специфичность требований, предъявляемых к ней, вопросы надежности и долговечности, наличие большого количества конструктивных типов усложняют выбор арматуры для конкретных условий эксплуатации в современных системах.

Подавляющее большинство арматуры устанавливается на трубопроводах, и значительно меньшая часть монтируется непосредственно на котлах, аппаратах, установках и агрегатах.

Основными параметрами трубопроводной арматуры являются:

❏ диаметр условного прохода;

❏ условное давление;

❏ температура рабочей среды;

❏ рабочее давление;

❏ пробное давление.

Причем первые три характеристики являются общими для арматуры и трубопроводов.

Диаметр условного прохода ( D y ) – номинальный внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливается арматура. Разные типы арматуры при одном и том же диаметре условного прохода имеют разные проходные сечения.

Условное давление – наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов.

Температура рабочей среды – наивысшая длительная температура перекачиваемой по трубопроводу среды (без учета кратковременных повышений температуры, допустимых техническими условиями).

Рабочее давление – наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температуре проводимой среды.

Пробное давление – избыточное давление, при котором арматура и соединительные части трубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и непроницаемость материала корпусных деталей при температуре не ниже 5 °С и не выше 70 °С, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.

Граничное отклонение значения пробного давления не должно превышать 15 %. Условное давление является единственным параметром арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому для данного изделия рабочему давлению при нормальной температуре.

При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются. Поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже условных. Это понижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств материала.

Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же условном давлении.

Для внесения общей ясности в эксплуатационные и конструктивные особенности применения трубопроводной арматуры предлагается её классифицировать по следующим параметрам:

1) по способу перекрытия потока среды;

2) по области применения;

3) в зависимости от рабочей среды и ее параметров;

4) по материалу корпусных деталей;

5) по методу управления;

6) по функциональному назначению;

7) по способу присоединения к трубопроводу;

8) по величине диаметра условного прохода;

9) по величине условного давления.

Характеризуется арматура эксплуатационными и конструкционными свойствами. Эксплуатационные характеристики определяют область применения арматуры, конструкционные – особенности конструкции, влияющие на метод управления, монтажа, технического обслуживания и ремонта.

К эксплуатационным характеристикам относятся:

❏ класс арматуры;

❏ тип изделия;

❏ материал основных деталей;

❏ тип привода.

Конструкционными характеристиками арматуры являются:

❏ строительная длина;

❏ строительная высота;

❏ тип присоединительных патрубков;

❏ способ присоединения к трубопроводу;

❏ тип уплотнительных колец.

По способу перекрытия потока среды трубопроводная арматура подразделяется на следующие типы:

■ задвижка – затвор в виде диска, пластины или клина, совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды.

Принципиальная особенность задвижек та, что при их закрывании запорный элемент не преодолевает усилия от давления среды, так как он движется поперек потока. В задвижках при закрывании необходимо преодолевать только трение.

Поэтому задвижки можно применять для самых больших проходов и рабочих давлений.

■ клапан – затвор в виде тарелки или корпуса совершает возвратно-поступательное движение параллельно оси потока среды в седле корпуса арматуры.

■ вентиль – клапан, в котором затвор перемещается с помощью винтовой пары и управляется вручную. Основное преимущество вентилей – отсутствие трения уплотнительных поверхностей, поэтому вентили применяют в самых ответственных трубопроводах высокого давления.

■ кран – затвор, имеющий форму тела вращения (или его части), поворачивается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно к оси потока среды;

■ заслонка – затвор, имеющий форму диска, поворачивается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или параллельно ей;

■ мембранный клапан – затвор в виде упругой мембраны, перемещается вдоль оси потока в седле клапа. Мембранные клапаны особенно хорошо приспособлены для работы на агрессивных средах, потому что они не имеют сальника, а подвижные металлические элементы отделены от рабочей среды диафрагмой.

■ шланговый клапан – перекрытие потока осуществляется путем пережима эластичного (резинового) шланга, внутри которого проходит транспортируемая рабочая среда. Главные преимущества шланговых клапанов: простота конструкции, эффективность работы в шламах и пульпах (где арматура большинства других типов неработоспособна), стойкость к коррозии и абразивному износу.

В зависимости от рабочей среды и ее параметров арматуру подразделяют на пароводяную (для воды и пара), энергетическую, нефтяную, канализационную, вентиляционную, криогенную, вакуумную, резервуарную.

По материалу корпусных деталей выделяют арматуру:

1) стальную (из углеродистой или легированной стали);

2) из коррозионностойкой стали;

3) титановую;

4) чугунную (из серого чугуна);

5) из ковкого чугуна;

6) цветных металлов;

7) пластмасс;

8) керамики (фарфор);

9) стекла.

По функциональному назначению арматура делится на следующие классы:

■ запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе;

■ регулирующая арматура – для регулирования расхода рабочей среды с целью регулирования соответствующих параметров технологического процесса (температуры, давления, состава материалов, участвующих в процессе);

■ распределительно-смесительная арматура используется для распределения потока среды по определенным направлениям;

■ предохранительная арматура – для предохранения обслуживаемых объектов от чрезмерного повышения давления путем выпуска избыточного количества рабочей среды;

■ защитная арматура предназначена для защиты оборудования от аварийных изменений параметров рабочей среды. В отличие от предохранительной, защитная арматура при возникновении аварийных условий закрывается и отключает обслуживаемый участок, чем предохраняет его от недопустимых воздействий;

■ фазоразделительная и массоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения сред в зависимости от их фазы и состояния.

По области применения трубопроводную арматуру разделяют на следующие категории:

■ Промышленная арматура общего назначения изготавливается серийно в больших количествах и предназначена для сред с часто применяемыми значениями давлений и температуры. Этой арматурой оснащаются водопроводы, паропроводы, городские газопроводы, системы отопления и т.п.

На Украине такая арматура широко представлена продукцией немецкого производителя ARI-Armaturen GmbH , польского – Zetkama , словенского – POLIX , украинского – корпорация «Киевская арматура» .

В основном это задвижки, запорные и регулирующие клапаны, редукционные клапаны давления, регуляторы температуры, предохранительные, балансировочные клапаны, конденсатоотводчики.

■ Промышленная арматура для особых условий работы предназначена для эксплуатации при относительно высоких давлениях и температурах, при низких температурах, на коррозионных, токсичных, радиоактивных, вязких, абразивных или сыпучих средах.

К этой арматуре относятся: арматура высоких энергетических параметров, криогенная, коррозионностойкая, фонтанная, арматура с обогревом, арматура для абразивных гидросмесей и для сыпучих материалов.

Одним из крупнейших предприятийпроизводителей в Украине является ОАО «Ивано-Франковский арматурный завод» .

■ Специальная арматура разрабатывается и изготавливается по отдельным заказам на основании особых технических требований (например, для экспериментальных и уникальных промышленных установок, в том числе и для атомных электростанций).

■ Судовая арматура выпускается для работы в специфических условиях эксплуатации на судах речного и морского флота с учетом повышенных требований относительно минимальной массы, вибростойкости, повышенной надежности, особых условий управления и эксплуатации.

■ Сантехнической арматурой оснащаются различные бытовые устройства: газовые плиты, ванные установки, кухонные раковины и т.д.

В основном это шаровые краны, обратные клапаны, регуляторы давления, фильтры, регулировочные вентили.

Такого типа арматура на нашем рынке представлена торговыми марками HERZ (Австрия), Danfoss (Дания) Heimeier, Oventrop (Германия), Far,Brandoni (Италия).

Применение того или иного вида арматуры определяется такими факторами, как: возможность и необходимость ручного или механического привода, дистанционного или автоматического управления, быстрота срабатывания, наличие в приводе аварийной системы с независимым источником энергии.

Таким образом, по методу управления арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной или прямого действия). Большинством производителей предусматривается конструктивно использование ручного или механического привода. Арматура с ручным приводом снабжается маховиком, маховиком и редуктором.

В качестве механического привода может применяться электромеханический, электромагнитный, мембранный, поршневой и сильфонный. По конструктивному исполнению привод арматуры может быть насадным (блочным), встроенным и дистанционным.

Такая универсальность присуща в основном регулирующим клапанам, регуляторам перепадов давлений, температур, которые участвуют в автоматизированных системах транспортировки нефтепродуктов, газа, системах отопления.

При регулировании технологических процессов с применением арматуры различают: автоматическое и ручное регулирование, дистанционное и местное, непрерывное и периодическое, бесступенчатое и позиционное.

Наиболее совершенным является дистанционное автоматическое непрерывное бесступенчатое регулирование. Наименее совершенным – ручное местное периодическое регулирование.

По способу присоединения к трубопроводу арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и с патрубками под приварку (приварную).

Фланцевая арматура имеет присоединительные патрубки, снабженные фланцами, муфтовая – муфты с внутренней резьбой.

Арматура для канализационных сетей может иметь муфтовые патрубки без внутренней резьбы, конусные полости которых при соединении с трубопроводом герметизируются резиновым кольцом и заполняются уплотняющим материалом.

Цапковая арматура имеет присоединительные патрубки с прокладочным уплотнением и наружной резьбой, штуцерная – с наружной резьбой без прокладочного уплотнения.

Арматура под приварку имеет присоединительные патрубки, предусмотренные и подготовленные для приварки к трубопроводу.

Не все конструкции арматуры можно устанавливать в любом рабочем положении на трубопроводе. В связи с этим трубопроводную арматуру можно разделить на конструкции, допускающие монтаж в любом рабочем положении, допускающие установку только в вертикальном положении на горизонтальном трубопроводе и допускающие установку только на вертикальном трубопроводе.

По величине диаметра условного прохода различают арматуру малых проходов ( D y ≤ 40 мм), средних походов ( D y = 50-250 мм) и больших проходов ( D y > 250 мм).

По величине условного давления арматуру можно разделить на три основные группы:

❏ низкого давления на P y < 10 кгс/см 2 (1 МПа);

❏ среднего давления на 16 < P y

www.santehspb.ru

Сравнение различных видов запорной трубопроводной арматуры

В настоящее время в различных отраслях промышленности для перекрытия потоков рабочей среды в трубопроводах применяют различные типы трубопроводной арматуры, которые различаются конструкцией, габаритами, способами управления и т.д. К этим типам, несомненно, можно отнести различные виды задвижек, запорных клапанов, шаровых кранов и дисковых затворов. В данной статье попробуем немного описать преимущества и недостатки каждого из изделий.

Самой «возрастной» и, как следствие, самой распространенной из вышеуказанного списка является, конечно же, задвижка. За многие годы повсеместного применения данный вид трубопроводной арматуры претерпел множество различных изменений, в основном они касались применения в конструкции новых и прогрессивных материалов и способов их механической и термической обработки.

По конструктивным же признакам можно выделить следующие основные группы: задвижки клиновые, параллельные, шиберные, и шланговые. По способу присоединения к трубопроводу они бывают фланцевыми, приварными, муфтовыми и вантузными. Изготавливают задвижки из различных марок стали (углеродистые, легированные и нержавеющие), а также из чугуна и сплавов цветных металлов.

Запорные клапаны имеют не менее богатую историю применения в различных отраслях от ЖКХ и водоснабжения до атомной промышленности.

Их конструкция так же, как и конструкция некоторых задвижек предусматривает наличие сальникового узла и вращающегося штока (шпинделя), но вместе с этим имеется одно принципиальное отличие: движение рабочей среды через клапан происходит параллельно движению запорного органа на открытие или закрытие.

Данная конструкция позволяет использовать другие скорости движения среды по трубопроводам и условия возникновения кавитации. Как и задвижки, запорные клапаны изготавливают из различных марок стали и чугуна, в зависимости от условий их применения: рабочая среда, температура, давление в системе.

Шаровые краны относительно новый и прогрессивный вид запорной трубопроводной арматуры. Отходя немного от темы статьи, можно упомянуть, что на ряду с запорными, существуют и довольно широко используются регулирующие шаровые краны (как, впрочем, и клапаны).

Свое название данный тип арматуры получил в результате применения в качестве запорного органа шара. Шары для кранов в основном изготавливаются из нержавеющих сталей различных марок и составов, в зависимости от рабочей среды, исходя из этих параметров, подбирают уплотнения и материал корпуса.

По способу присоединения различают муфтовые, фланцевые, приварные, штуцерно-ниппельные и комбинированные краны.

В заключении необходимо отметить, что все перечисленные в данной заметке виды трубопроводной арматуры наряду с ручным управлением могут комплектоваться электрическими и пневмогидравлическими приводами и различными устройствами, позволяющими добиваться высокой автоматизации технологических процессов.

Виды трубопроводной арматуры – классификация, использование

Для того чтобы управлять потоками сред различного типа (жидкие, суспензионные, газожидкостные, газовые и порошкообразные), системы их транспортировки и хранения оснащаются специальной арматурой – трубопроводной.

Виды трубопроводной арматуры

Классификация, маркировка и требования стандартов

Трубопроводная арматура за счет своей способности изменять внутреннее сечение трубопровода позволяет эффективно управлять потоками различных типов сред. Так, ее использование дает возможность выполнять следующие операции:

• распределять фазы движения рабочих сред;
• осуществлять сброс потока;
• отключать подачу;
• обеспечивать смешивание нескольких потоков;
• осуществлять регулировку параметров потока;
• выполнять распределение рабочей среды.

Классификация арматуры строится на основе ее функциональных возможностей. Так, в зависимости от этого параметра трубопроводная арматура может быть следующих типов.

Регулирующего типа

С помощью такой трубопроводной арматуры изменяют параметры потока рабочей среды и, соответственно, его основные характеристики. В данной категории выделяют дроссельный и запорно-регулирующий типы.

С помощью арматуры первого типа, которую часто называют редукционной, можно уменьшать рабочую нагрузку в трубопроводе, что делается за счет увеличения гидравлического сопротивления в его проточной зоне.

Запорно-регулирующая трубопроводная арматура — это совокупность устройств, с помощью которых обеспечивается регулирование параметров рабочего потока и его перекрытие.

Запорная арматура для различного диаметра труб

Запорного типа

Такую трубопроводную арматуру используют для герметичного перекрытия потока рабочей среды. Если она применяется для управления потоком рабочей среды в контрольно-измерительные агрегаты, то она называется контрольной. Есть еще и дренажная запорная арматура, за счет которой осуществляется сброс рабочей среды из трубопроводов или емкостей.

Смесительно-распределительного типа

Такая трубопроводная арматура обеспечивает смешивание потоков рабочей среды, а также их распределение по требуемым направлениям движения.

Защитная

Эту трубопроводную арматуру используют для защиты элементов системы от последствий, вызванных изменением параметров потока рабочей среды. Такие изменения чаще всего могут быть последствиями возникновения аварийных ситуаций в системе. Арматура этого типа может также обеспечивать защиту от смены направления движения рабочего потока.

Фазоразделительная

Это трубопроводная арматура, которая разделяет рабочую среду по различным фазовым состояниям. Она, например, может разделять перегретый пар и рабочую среду, задерживать конденсат (кондесатоотводчик), а также решать ряд других задач.

Предохранительная

Этот тип трубопроводной арматуры защищает систему от критического повышения давления рабочей среды.

Трубопроводную арматуру, согласно требованиям Государственного стандарта Р52720-2007, характеризуют два основных параметра:

• условное давление;
• условный проход.

Условное давление, обозначаемое Ру или PN, характеризует такое значение данного параметра, при котором емкости или трубопроводы могут эксплуатироваться в течение определенного периода времени при условии, что температура рабочей среды составляет +20 градусов Цельсия. Классификация трубопроводной арматуры и номинальные значения данного параметра оговорены Государственным стандартом 26349-84.

Значения условного прохода арматуры, который обозначается Ду или DN, характеризуют параметры элементов, входящих в состав трубопроводов. Допустимые величины данного параметра оговариваются Государственным стандартом 28338-89.

Другие параметры трубопроводной арматуры

Различаться трубопроводная арматура может и по области своего применения. Так, в зависимости от данного параметра она делится на следующие категории:

• общего назначения (производится серийно и может быть использована в большинстве отраслей промышленности);
• специального назначения (ее параметры оговариваются в индивидуальном порядке);
• санитарно-техническая (используется для оснащения бытового оборудования и производится на поточных линиях; к эстетичности и простоте эксплуатации арматуры данного типа предъявляются повышенные требования);
• для особых условий эксплуатации (предназначена для оснащения систем, к которым предъявляются повышенные требования; по таким системам, как правило, транспортируются агрессивные токсичные среды);
• для оснащения судостроительных и транспортных предприятий.

Различают несколько способов крепления трубопроводной арматуры к емкостям или трубопроводным системам. Так, она может крепиться с помощью:

• ниппеля (ниппелевая);
• фланцев (фланцевая);
• муфт с внутренней резьбой (муфтовая);
• штуцера (штуцерная);
• наружной резьбы (цапковая);
• резьбовых шпилек и гаек (стяжная).

Трубопроводную арматуру, кроме того, можно присоединять при помощи сварки. Именно такой способ обеспечивает максимальную герметичность соединения и не нуждается в предварительной подготовке поверхностей. Большим минусом этого способа является то, что при его использовании достаточно сложно выполнять обслуживание или ремонт элементов такого соединения.

Трубопроводную арматуру делят еще на несколько основных типов.

Поворотный клапан или вентиль

Запорный и регулирующий элемент в такой арматуре совершает возвратно-поступательные движения, перемещаясь параллельно направлению движения рабочего потока.

Дисковый (поворотный) затвор (гермоклапан)

Такой клапан, как понятно из его названия, выполнен в форме диска, ось которого располагается под углом или перпендикулярно направлению рабочего потока.

Задвижка

Рабочий элемент такого устройства перемещается перпендикулярно направлению движения рабочего потока.

Кран

Рабочий элемент такой регулирующей или запорной арматуры вращается вокруг своей оси, которая может иметь различное положение по отношению к направлению движения рабочего потока.

Методы производства, обслуживания и ремонта трубопроводной арматуры

Корпуса трубопроводной арматуры, которая выполняет запорные, защитные и любые другие функции, могут изготавливаться из следующих материалов:

• различные типы чугуна: серый, ковкий и высокопрочный;
• сплавы на основе титана;
• алюминий и его сплавы;
• сталь, в том числе легированная и нержавеющая;
• стекло;
• полимерные материалы, винипласт;
• сплавы на основе меди: бронза и латунь;
• керамические материалы, преимущественно фарфор;
• монель-металл.

Для того чтобы трубопроводная арматура успешно противостояла негативному воздействию рабочей среды, внутреннюю поверхность ее элементов покрывают различными защитными материалами, основными из которых являются:

• найрит или полимерные материалы;
• эмалевые покрытия;
• каучук;
• свинец.

Предохранительная арматура

Защитные функции, кроме этого, выполняют и уплотнительные элементы, для изготовления которых могут использоваться следующие материалы:

• фторопластовые соединения;
• баббит;
• резина;
• сплавы на основе меди — латунь и бронза;
• сормайт;
• нитрированная сталь;
• полимеры;
• эбонит;
• стеллит;
• сталь, преимущественно нержавеющая;
• натуральная кожа.

В случае выхода элементов трубопроводной арматуры из строя, их практически никогда не ремонтируют, а просто заменяют на новые.

Объясняется подобный подход тем, что ремонт таких элементов экономически нецелесообразен, особенно в тех ситуациях, когда по причине поломки простаивает весь трубопровод.

Чтобы значительно продлить срок эксплуатации элементов трубопроводной арматуры и минимизировать риск их внезапного выхода из строя, достаточно регулярно проводить профилактические мероприятия и выполнять диагностику.