Запорная арматура виды. Характеристика запорной арматуры

Под запорной арматурой понимают разнообразные устройства, предназначенные для управления потоками жидкости транспортируемой по трубопроводу.

В зависимости от назначения она подразделяется на:

1. Запорную – которая предназначена для полного перекрытия потока жидкости от трубопроводов (задвижки, вентиля, краны, клапаны).

2. Запорную – невозвратную арматуру – которая служит для пропуска жидкости в одном направлении и запирания в обратном (обратные клапана).

3. Предохранительную – которая обеспечивает частичный выпуск или перепуск рабочей жидкости при повышении давления до значения угрожающего прочности системы, а также предотвращает обратный переток жидкости (предохранительные клапана).

4. Регулирующую арматуру – для регулирования потоков и поддержания уровня (регулирование клапана и регуляторы уровня).

Задвижка – запорное устройство, в котором перекрытие прохода осуществляется поступательным перемещением затвора в направлении перпендикулярном движению потока транспортируемой среды.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки обладают преимуществами: незначительными гидравлическим сопротивлением при полностью открытом проходе; отсутствием поворотов потока рабочей среды; возможностью применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простотой обслуживания; относительно небольшой строительной длиной, возможности подачи среды в любом направлении.

К недостаткам, общим для всех конструкций задвижек, следует отнести: невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями: небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентилями) невысокую скорость срабатывания затвора; возможность получения гидравлического удара в конце хода; большую высоту трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

Задвижки по прочности подразделяются на:

1. стальные – для высокого давления

2. чугунные – для давления до 16 кгс/см 2 .

Задвижки бывают с выдвижным шпинделем и с не выдвижным, когда при открытии поднимается сам маховик. Бывают с параллельными плашками, клёновыми, проходное сечение перекрывается в вертикальной плоскости.

При виде конструктивного типа задвижек следует исходить из следующего:

1. вида рабочей среды;

2. химического состава рабочей среды;

3. давления рабочей среды;

4. рабочей температуры;

5. наличие обоснованных требований к герметичности затвора;

6. диаметра трубопровода.

Клиновые задвижки с цельным клином предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой, так и газообразной.

Клиновые задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется.

Задвижки с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора.

Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей.

Однодисковые задвижки применяют, как правило, для трубопроводов с высокой t и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется обеспечить пропуск среды при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда – некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например, нефть, мазуты и др.

Двухдисковые задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним давлением рабочей среды (как жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора.

Задвижки с эластичным уплотнением затвора предназначены для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды, как жидкой, так и газообразной.

Задвижки с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, обладающими повышенной агрессивностью при невысоких рабочих температурах, а также содержащие абразивные включения.

Задвижки с обводом (байпасом) используют в основном для трубопроводов с высоким давлением рабочей среды.

Вентиль – запорное устройство насажано на шпиндель, проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости.

По конструкции корпуса вентили разделяются на: проходные, угловые, прямоточные и смесительные.

Существенно важной является классификация вентилей по назначению: запорные, запорно-регулирующие и специальные. В свою очередь, регулирующие могут быть подразделены по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов подразделяются на вентили тарельчатые и диафрагменные, а по способу уплотнения шпинделя на сальниковые и сильфонные.

Проходные вентили предназначены для установки в прямолинейных трубопроводах.

Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление; наличие зоны застоя; большие строительные размеры; сложность конструкции корпуса и относительно большой вес.

Угловые вентили предназначены для соединения двух частей трубопровода, расположенные перпендикулярно друг другу или для монтажа на повороте. Работают при давлениях рабочей среды, меньших 64кГ/см2 и при невысоких температурах.

Прямоточные вентили. Преимущества: относительно малое гидравлическое сопротивление; компактность конструкции; отсутствие зон застоя. Недостатки: большая длина и относительно большой вес.

Смесительные вентили служат для смешивания двух потоков жидкой среды с целью стабилизации её температуры, концентрации реагентов, разжижения основной среды, поддержания качества и т.д. Более простое решение схемы смешивания получается при использовании смесительных вентилей, в которых два потока смешиваются непосредственно в корпусе одного вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо 2-х вентилей и специального смесителя применяется только один вентиль.

Диафрагмовые вентили (мембранные) предназначены для перекрывания потоков сред при невысоких температурах (до 100-1500С) и отсутствие сальника; зон застоя и карманов; невысокое гидравлическое сопротивление; небольшие габаритные размеры и вес. Основной недостаток – относительно небольшой срок службы мембраны.

Сильфонные вентили предназначены для работы в средах, утечка которых в окружающую атмосферу недопустима из-за высокой стоимости, агрессивности, токсичности, взрыво- или пожароопасности, ядовитости и др. Преимущества – полное исключение утечки рабочей среды и надежность уплотнительного элемента.

Запорно-регулирующие вентили обеспечивают возможность ручного или дистанционного управления расходом среды путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений даже при авариях в линии питания привода или при затруднительном доступе к вентилю, а также достаточно надёжно перекрывала трубопровод.

Игольчатые вентили могут быть как заторными, так и регулирующими. Они нашли широкое применение в регулировании и дросселировании малых потоков газов, при больших величинах перепадов давлений на дроссельном устройстве.

Кран – проходное сечение открывается или закрывается пробкой, применяется для диаметров до 50мм, для давления до 40кГс/см 2

Конические краны можно подразделить на следующие типы: натяжные, сальниковые краны со смазкой и краны с прижимом (или с подъёмом) пробки.

Натяжные краны применяются для массового выпуска и обычных условий эксплуатации (например, кухонные газовые краны). Они применяются главным образом для сыпучих или вязких сред, где не требуется высокой герметичности по жидкости или газу. Главным образом натяжные краны применяют для низких рабочих давлений (до 10кГ/см 2) или для сред, пропуск которых в окружающую среду не опасен.

Сальниковые краны широко применяются на жидких и газообразных средах при давлениях 6-40кГ/см 2 .

Краны с подъемом пробки не рекомендуется применять для сред, содержащих твердые частицы и для суспензий, так как попадание твердых частиц между корпусом и пробкой может вызвать потерю герметичности с повреждением уплотнительных поверхностей, а также для полимерзующихся или очень вязких сред.

Цилиндрические краны можно разделить на 2 группы: краны с металлическим уплотнением и краны с эластичным уплотнением.

Краны с металлическим уплотнением применяют в основном для высоковязких сред (мазут, каменноугольный пек и др.)

Краны с эластичным уплотнением применяют большей частью с металлической пробкой и неметаллическим эластичным уплотнением в седле.

Шаровые краны применяются со смазкой и на высокие давления среды и большие проходы (главным образом для магистральных газопроводов и нефтепроводов). Они делятся на 2 типа: краны с плавающей пробкой и краны с плавающими кольцами.

Краны с плавающей пробкой бывают 2 основных типов: с металлическими кольцами со смазкой, с неметаллическими кольцами из чистых пластмасс, резин.

Сильфонные краны весьма дороги в производстве вследствие повышенных требований к точности изготовления. Наличие подъемной пробки – не позволяют применять его в вязких и полимеризующихся средах.

Современные трубопроводы сложно представить без запорной арматуры. Задвижки, затворы, вентиля, клапана – все эти изделия позволяют регулировать давление в системах трубопроводов вплоть до полного перекрытия транспортируемой среды. Запорная арматура устанавливается на любом типе трубопровода – нефть, газ, пищевое производство, вода, пар и т.д. Ассортимент запорной арматуры разнообразен, и подбирается под любую транспортную среду и условия. Самой объемной группой запорно-регулирующей арматуры по распространению являются задвижки. Широкое применение задвижки получили благодаря универсальности конструкции и высоким эксплуатационным показателям (температура окружающей и транспортируемой среды, давление, щелочные/кислотные среды и т.д.). По степени герметичности задвижки делятся на классы А, В, C, D, B1, C1, D1. Классы герметичности регламентируются по ГОСТ 9544-2005.

• Клиновые задвижки
• Параллельные задвижки
• Шланговые задвижки
• Шиберные (или ножевые) задвижки

Если абстрагироваться от нюансов, строение задвижки в общих чертах представляет собой стальной или чугунный корпус и крышку, которые соединены между собой. От корпуса отходят присоединительные патрубки, через которые запорная арматура врезается в трубопровод. По вариативности видов присоединений можно выделить основные типы задвижек:

• Приварные – патрубки представляют собой трубы соответствующие диаметру трубы, которые с помощью электродуговой сварки врезаются в трубопровод. Встречаются не так часто.
• Фланцевые. На концах патрубков находятся фланцы, через которых и происходит монтаж на трубопроводе. Такой тип соединения более распространен, т.к. позволяет произвести быстрый герметичный монтаж задвижки, а так же обеспечивает дальнейший простой демонтаж арматуры, если таковой понадобится.
• Муфтовые задвижки – самый редкий вид присоединения, встречается до диаметра 50 мм.

Основной запорной деталью в задвижке является клин (который может быть обрезиненным, а может быть стальным). При прокручивании штока (шпинделя) клин перемещается в теле задвижки перпендикулярно движению потока среды трубопровода. В закрытом состоянии клин герметично прилегает к уплотнительным седлам, которые располагаются с двух сторон от клина чаще всего под углом. При вращении маховика (или штурвала) происходит прокручивание шпинделя вокруг своей оси, что приводит в движение сам клин. Это очень упрощенная схема клиновой задвижки, которая может отличаться в деталях у разных производителей.

Корпус задвижек может быть выполнен из латуни, бронзы, стали и чугуна. Латунные и бронзовые задвижки выпускаются в муфтовом исполнении и используются крайне редко. Стальные задвижки чаще используются при высоких температурах внутренней среды. Чугунные задвижки устанавливаются на большинстве объектов ЖКХ ввиду дешевизны и простоты монтажа, но требуют бережного отношения при установке, так как чугун очень хрупок и может расколоться при ударах, скручивании и сжатии.

В последнее время большую популярность приобрели задвижки, оснащенные электроприводом. Электропривод позволяет быстрее открыть или закрыть запорный механизм, причем делать это удаленно. Достаточно одного оператора, который будет контролировать работу задвижек на участке трубопровода.

Конструкционные типы задвижек

Так как устройства задвижек незначительно, но все же отличаются, есть смысл остановиться на каждом типе подробнее.

Клиновые задвижки — в подобных задвижках используется жесткий, обрезиненный или двусторонний клин, который плотно примыкает под углом к седлам и герметично перекрывает поток. В зависимости от эксплуатационных параметров выбирают тот или другой вариант клина:

• Жёсткий клин – позволяет достичь надежной герметичности узла, но требует высокой точности подгонки клина и уплотнительных седел (в идеале вытачивается идентичный угол на клине и седлах, только так достигается высокая герметичность устройства). Основными недостатками можно считать частые заклинивания из-за перепадов температур во внутренней среде, а так же износа резиновых прокладок и уплотнительных колец. Если механизм задвижки заклинило, то открыть ее очень сложно!
• Двухдисковый клин – такой вариант исполнения запорного механизма подразумевает два диска, соединенных между собой. Благодаря такой конструкции клин самовыравнивается при примыкании к уплотнительным седлам, что позволяет допустить некоторые огрехи при вытачивании угла седел и клина. Невзирая на то, что двухдисковый клин усложняет механизм запорной арматуры и повышает стоимость изделия в целом, плюсы такого варианта очевидны – долгий срок службы резиновых уплотнителей, надежная герметичность, меньше усилий, требуемых для открытия/закрытия механизма.
• Упругий клин – это разновидность двухдискового запорного элемента. Два диска стыкуются между собой упругим материалом, способным деформироваться и подгоняться под седла при закрытии затвора. Таким образом, упругий клин представляет собой золотую середину между жестким клином и двухдисковым. Например, упругий клин позволяет пренебречь точной подгонки к седлам, а его строение более надежное, чем у двухдискового механизма.

Параллельные задвижки от всех остальных отличаются тем, что уплотнительные кольца расположены не под углом, а строго параллельно, и сам запорный механизм представляет собой два диска, которые с помощью особого клина плотно прилегают к уплотнительным седлам.

Шиберные задвижки (которые чаще называют ножевыми) – еще более простая конструкция, в которой затвор расположен строго перпендикулярно току среды. Чаще всего устанавливается на канализациях, пульпопроводах и прочих системах, где среда густая и не требуется высокая герметичность узла. В таком случае запорный элемент как бы разрезает транспортируемый поток, за что задвижки и получили название ножевые.

Шланговые задвижки – самый необычный вид задвижек, принципиально отличающийся от остальных и встречающийся наиболее редко. Такой тип задвижек не имеет ни уплотнительных седел, ни запорного элемента как такового. Представляет собой резиновый шланг, транспортирующий чаще всего вязкую среду и проходящий через тело задвижки. С помощью штока шланг пережимается и полностью перекрывает движение в путепроводе. Обычно такие задвижки используются на трубопроводах небольшого диаметра, где в качестве среды выступают пульпа, шлам, различные примеси и т.д.

Расположение шпинделя

По типу выдвижения шпинделя задвижки можно разделить на две большие группы:

• Задвижки с выдвижным шпинделем – представляют собой конструкцию, где шпиндель вынесен за пределы корпуса задвижки, не контактируя с транспортируемой средой. Таким образом, резьбовое соединение доступно для ухода и осмотра и не подвергается коррозии в теле задвижки. Но такая конструкция имеет ряд минусов – из-за того, что при открытии потока шпиндель выдвигается из задвижки на длину, равную как минимум диаметру трубопровода, требуется место для легкого доступа к такому механизму. Из-за особенностей конструкции увеличивается масса и строительная высота, что тоже важно учитывать при проектировании трубопровода. Зато такие изделия можно устанавливать на особо важные объекты, так как срок службы сальников и прочих рабочих элементов механизма увеличен, и есть возможность контролировать состояние резьбы шпинделя и проводить своевременный ремонт и обслуживание.
• Задвижки с невыдвижным шпинделем – в таких устройствах ходовой узел гайка-шпиндель находятся полностью в теле задвижки, не выдвигаются за пределы задвижки и контактируют с транспортируемой средой. Ввиду этого шпиндель и уплотнительные элементы подвергаются коррозии среды. Такие задвижки рекомендуется ставить на трубопроводы, транспортирующие воду, нефть и прочие неагрессивные жидкости без примесей, так как в ходе эксплуатации невозможно следить за состоянием шпинделя и произвести плановый ремонт, не разбирая задвижку. Из-за этого такую арматуру не рекомендуется ставить на особо важные трубопроводы, зато они незаменимы в узких колодцах и других труднодоступных местах из-за относительно небольших габаритов.

Преимущества и недостатки задвижек

Задвижки – самый популярный тип запорной арматуры, применяющийся в нашей стране. Это обусловлено следующими преимуществами:

• Относительно простая конструкция запорного механизма;
• Сравнительно небольшая монтажная длина, что удобно для колодцев, нефтяных скважин и т.д.;
• Вариативность использования – задвижки можно применять на различных типах трубопроводов с самыми разными эксплуатационными параметрами;
• Возможность изменения направления потока транспортируемой среды в обратную сторону.
• Невысокое гидравлическое сопротивление;

Последний благоприятный фактор повлиял на широкое применение задвижек на магистральных трубопроводах, где отсутствие гидравлического сопротивления подходит для высоких скоростей и давления транспортируемой среды.

К основным минусам задвижек можно отнести:

• Длительное время открытия/закрытия механизма;
• Увеличенную строительную высоту (особенно актуально для задвижек с выдвижным шпинделем, т.к. шпиндель выдвигается как минимум на диаметр условного прохода)
• Быстрый износ резиновых уплотнительных колец, трудоемкий ремонт и обслуживание деталей внутри корпуса задвижек;
• Дорогой ремонт при невысокой цене на задвижки – зачастую ремонт задвижки составляет минимум 50% от ее первоначальной стоимости.

Запорная арматура

Трубная (a. valving fittings, valve accessories; н. Absperrarmatur, Verschluβarmatur; ф. accessoires d"arret, robinetterie; и. armadura de cierre ) - устройства для управления потоками транспортируемых материалов (природных газов, нефти и др.) в трубопроводах, котлах, агрегатах, резервуарах и др. техн. сооружениях; наиболее распространённый трубопроводной арматуры. Kрепится на трубах c помощью присоединит. патрубков (муфтовых, фланцевых, цапковых или штуцерных) или приваривается. Pазличают З. a. общетехническую и спец. назначения. Hаиболее широкое применение в пром-сти получила З. a. общетехн. назначения, к-рая используется при транспортировании неагрессивных жидкостей и газов. З. a. спец. назначения предназначена для коррозионных, агрессивных или токсичных сред, a также высоких давлений, низких и сверхнизких темп-p, вакуума и т.д. и изготовляется из легир. хромоникелевой стали. Oсн. конструктивные элементы З. a. - корпус и затвор. B зависимости от формы затвора и характера перемещения его в корпусе во работы З. a. подразделяется на краны, клапаны (вентили), задвижки и заслонки (поворотные или дисковые затворы). Kраны монтируются на магистральных газопроводах, газосборных коллекторах, установках сбора и подготовки газа и т.д. Kорпус крана - разъёмный или сварной. Форма затвора - коническая (пробковые краны), цилиндрическая и шаровая (рис. 1).
гидропривод; 2 - шпиндель; 3 - корпус; 4 - ; 5 - затвор">
Pис. 1. Kран c шаровым затвором: 1 - гидропривод; 2 - шпиндель; 3 - корпус; 4 - седло; 5 - затвор.
Pазличают краны равно- и неравнопроходные (диаметр проходного канала арматуры соответственно равен или меньше внутр. диаметра трубопровода). Первые обладают значительно меньшим гидравлич. сопротивлением, повышенной степенью герметичности, уменьшенными размерами и весом, допускают очистку полости трубопроводов скребком и др. очистными устройствами; вторые применяются в случае, если повышенный перепад давлений, возникающий на них, не влияет на эксплуатац. режим трубопровода. B случае подземной установки краны оснащаются дополнительно колоннами co шпинделем-удлинителем. Для герметичности и уменьшения трения между корпусом крана (c конич. и цилиндрич. затворами) и затвором вводят уплотнит. смазку. Герметичность кранов c шаровым затвором обеспечивается набивкой уплотнит. смазки (пасты) между затвором и сёдлами, a также за счёт резиновых колец, расположенных на сёдлах. Управление кранами осуществляется c помощью ручного механич., электрич., пневматич. и гидравлич. приводов (более экономичны и обеспечивают плавность и равномерность поворота затвора). Изготовляются краны c диаметром условного прохода (Дy) от 15 до 1400 мм (номинальный диаметр отверстия, служащего для прохождения транспортируемых материалов), на условное давление (Py) от 0,1 МПa до 16 МПa (наибольшее избыточное рабочее давление при t 20°C, при к-ром обеспечивается длит. и безопасная работа арматуры) и темп-py; транспортируемых материалов от -60°C до +80°C, окружающей среды от -60°C до +40°C. Перспективными являются краны co сварным корпусом, шаровым полнопроходным затвором, поверхность к-рого покрыта хромом, никелем или хромоникелем, постоянно прижатыми сёдлами, гидравлич. приводом, местным и дистанц. управлением, снабжённые автоматами аварийного закрытия. Широкое применение в CCCP нашли также краны c шаровым затвором, изготовленные фирмами Франции, Италии, Японии, ФРГ и з-дами Чехословакии.
Kлапаны (рис. 2) используются в осн. для подключения контрольно-измерит. приборов, a также на тупиковых участках трубопроводов, технол. обвязках котлов, агрегатов, резервуаров и др. установок.

Пo конструкции корпуса клапаны подразделяются на проходные, угловые, прямоточные и смесительные, затвора - тарельчатые, мембранные и шланговые, шпинделя - c вертикальным и угловым его расположением (по отношению к направлению транс- портируемого потока). Герметичность клапанов по седлу достигается притиркой уплотнит. поверхностей либо размещением на затворе уплотнит. колец из мягких металлов или неметаллич. материалов, по шпинделю - может регулироваться подтяжкой сальникового соединения. Перемещение затвора осуществляется c помощью маховика или привода (пневматич., ручной механич., электромагнитный; наиболее распространены первые). Kлапаны харак- теризуются сравнительно небольшим ходом затвора, необходимым для полного перекрытия сечения трубопровода, a также возможностью дросселирования потока; изготовляются в связи c высоким гидравлич. сопротивлением и необходимостью преодоления при закрывании значит. давления co стороны транспортируемого материала c Дy до 300, реже до 400 мм. Pаботают при больших перепадах давления на затворе и конечных величинах рабочих давлений - Py до 250 МПa, a также темп-pax транспортируемого материала от -200 до 450°C. Для малых диаметров труб наиболее рациональной является конструкция клапана c затвором в виде конусной тарелки, для больших - плоской.
Ha устье скважины, a также на трубопроводах, транспортирующих , нефтепродукты, воду и пар, устанавливают задвижки (рис. 3).

B зависимости от диаметра проходного канала различают задвижки равно- и неравнопроводные, по принципу действия затвора - c одно- и двусторонним принудит. уплотнением, a также самоуплотняющиеся, по конструкции затвора (б.ч. задвижек) - клиновые и параллельные. Kлиновые задвижки относительно просты по конструкции, надёжны в работе, однако отличаются возможностью заклинивания при резком изменении темп-ры, нарушением герметичности вследствие загрязнения уплотнит. поверхностей, кроме того, нек-poe затруднение вызывает подгонка клина к корпусу задвижки. Параллельные - подразделяются на задвижки c распорными клиньями, самоуплотняющиеся (без распорных устройств), механич. управляемыми дисками co смазкой (наиболее распространены первые и последние). Задвижки co смазкой обладают повышенной степенью герметичности, но сложны в изготовлении и требуют более тщательного ухода в процессе эксплуатации. Для всех видов задвижек характерен небольшой допускаемый перепад давления на затворе. Привод - ручной механический, электрический (более распространён), пневматич. или гидравлич. Bыпускают задвижки c Дy от 50 до 2000 мм, Ry от 0,4 МПa до 16 МПa, на темп-py транспортируемой среды до 450°C. Hаиболее рац. конструкция - задвижки co смазкой, параллельным затвором и электрич. приводом.
B случае большого диаметра, малых давлений транспортируемого материала и пониженных требований к герметичности запорного органа на трубопроводах, транспортирующих воду, нефть, нефтепродукты и неагрессивные , устанавливают заслонки (рис. 4).


Герметичность их достигается размещением на затворе, реже в корпусе резиновых уплотнит. колец. Управление заслонками малых диаметров осуществляется вручную, c помощью рычага, больших - c помощью привода (ручного механического, пневматического, электрического или гидравлического). Заслонки характеризуются относит. простотой конструкции и управления, малой металлоёмкостью и габаритными размерами, однако в связи c неравнопроходностью и сложностью обеспечения герметичности затвора применение их затрудняется. Заслонки выпускают c Дy до 2200 мм, Py до 1 МПa, на темп-py транспортируемого материала от -45 до +100°C. Литература : Cовременные конструкции трубопроводной арматуры, Под редакцией Ю. M. Kотелевского, M., 1970; Aндреев Г. C., Запорная арматура, 2 изд., Л., 1974. H. M. Лебедев, Г. C. Грунтенко.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Под понятием «запорная арматура» подразумеваются устройства, управляющие силой потока некоторой среды. Чаще всего элементы запорной арматуры присутствуют на трубопроводах. Далее мы разберемся в том, на какие виды делится запорная арматура, что это такое и где применяется.

Запорная арматура на трубопроводах служит для управления потоками жидкостей или газов. Она способна регулировать поток в трубопроводных системах от минимального уменьшения подачи до полной ее остановки.

Некоторые виды этого оборудования:

• регулирующие клапаны;
• краны;
• дисковые затворы.

Область применения

Все эти изделия широко используются в инженерных системах и могут изготавливаться как для общетехнического применения, так и для работы в особых условиях. Если задвижка используется только для полного перекрытия потока, то запорно-регулируемая и краны) способна не только перекрывать поток, но и регулировать его интенсивность.

Устройство

Все запорные устройства имеют похожую конструкцию. Это закрытый герметичный корпус, в котором размещен узел запорной арматуры. В корпусе чаще всего имеется два (в ряде случаев больше) конца, посредством которых он плотно прикрепляется к трубопроводу. Назначение запорного узла - герметичное разделение трубопроводной системы на части. В его составе имеются седло и запорный орган, постоянно соприкасающиеся по уплотнительным поверхностям.

Краны

Краны служат для установки на трубопроводах с водяными, паровыми и газовыми носителями. Они характеризуются компактными размерами (1-9 кг) и небольшим сопротивлением. Диаметр крана может быть от 1 до 3 дюймов. Наиболее распространены такие виды кранов, как шаровой и пробковый. В соответствии с методом герметизации они бывают сальниковыми и натяжными.

Соединение крана с трубопроводом происходит при помощи фланца, муфты или путем приваривания к нему. На газовых трубопроводах используются газовые муфтовые краны. Материалом для них служит чугун. Чтобы обеспечить соединение трубопровода с краном, требуется резьбовая муфта. Газовые краны предназначены для работы в условиях давления 0.1 Мпа и температуры до 50 °С.

Более высокие нагрузки выдерживают сальниковые муфтовые краны. Они обслуживают нефтепроводы и водопроводы, основные их детали изготавливаются из чугуна. При этом чугунный сальник набивают резиной или пенькой. Такие краны способны работать при давлениях до 1 Мпа и выдерживают температуры до 100 °С.

Самые малые размеры имеют Это оборудование славится высоким качеством работы, что предопределило его использование в трубопроводах большого диаметра. Изготавливают их из чугуна, а уплотнительные кольца состоят из фторопласта-4. Рабочие параметры шаровых кранов соответствуют характеристикам сальниковых муфтовых кранов.

С помощью фланцев присоединяются к трубопроводам фланцевые стальные краны. Если кран имеет большие размеры, он снабжается червячным редуктором. Для регулировки потока в таком кране служит маховик. Это оборудование применяется на газопроводах, работающих в диапазоне температур от -40 °C до +70 °С. Подобные краны монтируют только вертикально. Управление может быть как дистанционное, так и посредством маховика.

Запорные клапаны

Клапаны играют важнейшую роль в большом количестве регуляторов трубопроводных сетей. Это самая распространенная запорная арматура. Что это такое, можно увидеть на картинке.

Это детали, у которых есть затвор, имеющий вид тарелки конусной или плоской формы, который двигается параллельно оси уплотнительной поверхности седла корпуса возвратно-поступательно или по дуге.

Вентиль — разновидность клапана, перемещение затвора которого осуществляется посредством резьбовой пары.

Наиболее распространены запорные вентили, устанавливаемые на трубопроводы. Регулировка в них происходит в ручном режиме с использованием маховика или дистанционно с помощью электропривода.

Прочность уплотнения обеспечивается кольцами, изготовленными из кожи, резины или фторопласта-4. Запорные вентили используются в трубопроводах, рабочей средой которых являются воздух, пар или вода. Для соединения с трубой применяется резьбовая муфта. Для заполнения сальника используется асбестовая набивка АП-31 - шнур из сплетенных асбестовых нитей с антифрикционной пропиткой.

В водопроводах с температурой воды менее 50 °С устанавливают запорные вентили муфтовые. Это оборудование способно работать в любом положении. При этом вода поступает под золотник. Корпус устройства чугунный, прокладки - паронитовые, уплотнительное кольцо сделано из кожи, а набивка сальников - асбестовая.

В трубопроводах для транспортировки воздуха или воды среда прогревается до температуры +45 °С. В таких инженерных сетях допустимо применение в запорной арматуре электромагнитного привода. Он рассчитан на работу при температурах до +50 °С. Направлен он должен быть вверх. Корпус устройства - чугунный. При этом золотник и крышка изготавливаются из стали. Такой вентиль управляется как вручную, так и дистанционно.

Заслонки

Заслонки предназначены для применения на трубопроводах большого диаметра. Их устанавливают в системах кондиционирования и вентиляции при небольших давлениях и невысоких требованиях к герметичности.

В зависимости от количества применяемых пластин заслонки бывают одинарными и многостворчатыми. Для жидкостных сред заслонки практически не применяются, поскольку не могут в достаточной мере обеспечить герметичность перекрытия прохода. Для газов дроссельные заслонки применяют довольно часто. Этому способствует простота и надежность конструкции. Назначение дроссельных заслонок - регулирование и отключение расхода.

Кроме простого устройства и управления, они имеют сравнительно невысокую цену и небольшой вес. Возможно оборудование заслонок гидроприводом, пневмоприводом или электроприводом.

На трубах, транспортирующих воду, ставятся бесфланцевые заслонки давлением 1,0 МПа. Уплотнение происходит посредством резинового кольца, устанавливаемого в канавке диска. Корпус изделия состоит из чугуна, а поворотный вал сделан из стали.

Заслонки, управляемые посредством электропривода, монтируют электроприводом вверх. При этом приводной вал располагается вертикально. Заслонки, которые управляются вручную, можно устанавливать в любом положении.

Соединение заслонок с трубопроводом происходит посредством фланцев. Другим способом соединения является сварка. Рабочее давление заслонок - 1 Мпа. Управлять ими можно с помощью электропривода.

Диаметр арматуры, использующей такой электропривод, составляет от 200-1200 мм. Их мощность достигает 5 кВт. Время, которое затрачивается заслонкой на открытие или закрытие, составляет примерно полторы минуты.

Затворы

Затвор поворотный дисковый необходим для того, чтобы регулировать давление и расход среды. Рабочей средой для затвора являются вода и газ. Они работают при давлении 1.6 Мпа и температуре от -15 °C до 200 °C.

Затвор поворотный дисковый принадлежит к запорно-регулирующей арматуре. Находясь в закрытом положении, он дает возможность добиться герметичности. Достоинством затвора является его малая строительная длина и высота. Изделие применяется в системах отопления, водоснабжения и пищевой промышленности.

Задвижки

В инженерных сетях ставится и другая запорная арматура. Что это такое "задвижки" - один из видов трубопроводной арматуры?

Задвижка — представитель запорной арматуры, имеющий затвор в форме клина, диска или листа, который движется вдоль уплотняющих колец седла корпуса. Поток среды при этом перпендикулярен ходу затвора. Диаметр уплотнительных колец может быть меньше диаметра трубы, а может быть равен ему. В первом случае задвижки называются суженными, во втором - проходными.

В соответствии с формой затвора задвижки делят на параллельные и клиновые.

Эти изделия используются на технологических линиях и магистральных трубопроводах. Шпиндель в задвижках может быть невыдвижным или выдвижным. Чтобы закрыть или открыть проход, шпинделю приходится делать достаточно много оборотов. Поэтому подобные задвижки снабжают электроприводом для дистанционного управления. Клиновые задвижки имеют невыдвижной шпиндель из чугуна. Их давление составляет 0,25 МПа. Диаметр арматуры - от 800 до 2000 мм, масса достигает 14 тн.

Преимущества задвижек:

• не требуется преодолевать давление рабочей среды при движении рабочего органа;
• прямой поток среды, позволяющий минимизировать сопротивление в открытом состоянии;
• симметричность конструкции.

Недостатки задвижек:

• сильное трение при движении рабочего органа задвижки;
• большая строительная высота из-за того, что шток должен выдвигаться минимум на два диаметра трубы;
• высокий износ затвора в промежуточном положении.

К трубе задвижки присоединяются при помощи фланцев. Большая часть деталей - чугунная. Материал прокладки - паронит, набивка сальника - асбест.

Трубопроводы, транспортирующие топливный газ с температурным режимом до 100 °С, используют двухдисковые клиновые задвижки чугунные. Они имеют невыдвижной шпиндель и рабочее давление 0,6 МПа. Предусматривают только ручное управление.

Аналогичные двухдисковые задвижки, но с выдвижным шпинделем ставятся на трубопроводы с Они рассчитаны на работу при давлении 1,8 МПа и температуре 200 °С.

На нефтепроводы и маслопроводы устанавливаются сварные клиновые задвижки из стали. В их конструкции используется выдвижной шпиндель и патрубки. Максимальная температура среды для этих задвижек составляет 250 °С. Материалом всех деталей задвижки служит углеродистая сталь.

Агрессивные среды

Запорные приспособления, которые работают в условиях воздействия агрессивных сред, выбираются в зависимости от характеристик среды. В расчет принимается срок эксплуатации, герметичность, надежность и другие параметры, которыми обладает запорная арматура. Что это такое - запорное оборудование для агрессивных сред?

Вентили используются в агрессивных средах чаще всего. У таких изделий седло и золотник надежно сопрягаются, что позволяет избежать трения. На смену узлам сальников пришли сильфонные узлы. Недостатком такого вентиля является увеличенное гидравлическое трение.

В жидких средах используются из латуни, рассчитанные на рабочее давление 1,6 МПа. Такой вентиль присоединяется к трубопроводу посредством резьбовой муфты.

В паропроводах при давлении 1 МПа и температурах меньше 50 °С в вентилях используется латунное уплотнительное кольцо. Подобное кольцо на золотнике сделано резиновым или кожаным.

Сильфонные вентили, выполненные из стали, стойкой к коррозии, используются при температуре среды до 350 °С. Фланцевые фарфоровые вентили имеют корпус, изготовленный из фарфора.

Ремонт

Неисправности трубопроводной арматуры чреваты многими проблемами для эксплуатирующих предприятий. Нередко они не в состоянии перекрыть участок сети, который подвергся аварии. Неслучайно ремонт запорной арматуры, сделанный вовремя, помогает предприятию избежать больших расходов в дальнейшем.

Причины поломок

Ознакомимся с наиболее частыми причинами поломок запорной арматуры. В число причин, вызывающих поломки задвижек, входит мусор, попадающий внутрь трубопровода при монтаже. Он оседает на уплотнительных кольцах, прорезает там канавки, нарушающие герметичность. Предотвратить это можно тщательно промыв магистральные сети до начала их эксплуатации. Вышедшие из строя задвижки ремонтируются в особых мастерских, которые оснащены притирочными станками. Они снимают поврежденный слой с уплотнительных колец, возвратив им прежние свойства.

После произведенного ремонта и затяжки болтов, до того как будет произведена установка запорной арматуры, задвижка проходит гидравлические стендовые испытания под давлением. Если испытания заканчиваются успешно, происходит оформление акта приемки.

Изготовители

В России запорная и запорно-регулируемая арматура изготавливаются многими предприятиями. Отрасль постоянно растет. Одним из лидеров отрасли является завод запорной арматуры Also из Челябинска. Популярностью пользуется также продукция завода Ленпромарматура из Санкт-Петербурга, ЗАО Гидрогаз из Воронежа, ООО Муромского завода трубопроводной арматуры.

Цены

Запорная арматура, цена которой может составлять от 20 до нескольких десятков тысяч рублей в зависимости от диаметра, назначения и материала изделий, широко предлагается на рынке России и Европы.