Запорная арматура и ее применение в трубопроводных системах


Трубопроводная арматура – что это

К соединительным элементам трубопровода относятся клапаны, переходники, заглушки и прочие элементы, позволяющие контролировать деятельность системы. Приборы имеют разные области применения, изготовлены из чугуна, металла или пластика. Простейшие конструкции управляются вручную, более сложные оснащены механическим или автоматическим приводом.

Виды арматурных изделий

Выбор зависит от характеристик и эксплуатационных качеств магистралей. Учитывается рабочая среда (степень нагрева, химическое или физическое процессы), давление (нормальное, максимальное, минимальное). Дополнительно рассчитываются возможное внешнее влияние – механические нагрузки, перепады температур.

Назначение трубопроводной запорной арматуры

Поскольку в открытом состоянии запорного узла трубопроводная запорная арматура пропускает сквозь себя поток рабочей среды без каких либо изменений в его характеристиках, а в закрытом состоянии этих элементов полностью отсекает участок трубопровода, используют эти изделия для решения следующих задач:

  • набор газа/жидкости в емкость, резервуар;
  • спуск рабочей среды из сосуда;
  • открытие колена/патрубка с контрольно-измерительными приборами для определения параметров среды;
  • отсечка части локального трубопровода или участка магистрали для его ремонта/обслуживания;
  • отбор проб среды, стравливание воздуха.

Существует категория трубопроводной запорной арматуры – регулировочно-запорная. То есть, затворный узел модернизирован для возможности регулировки давления или напора потока рабочей среды. Некоторые изделия запорного типа могут одновременно относиться к двум категориям запорной арматуры. Например, обратный поворотный клапан, по сути, является дисковым затвором.

Из каких материалов изготавливается

Для производства арматуры для труб используются различные материалы. ГОСТ Р 55509-2013 указывает требования к составу применяемых металлов. Используется чугун:

  • серый СЧ15, СЧ20;
  • ковкий КЧ30-6;
  • с шаровидным графитом ВЧ40, ВЧ45.

Из металлических сплавов применяются:

  • сталь углеродистая, легированная, высоколегированная;
  • цветные металлы и сплавы – бронза, латунь, титановый сплав, алюминий, никель.

Широко применяются изделия из пластика, это поливинилхлорид, полихлорвинил, полиэтилен. Используются для транспортировки агрессивных веществ.

Совет: В последнее время всё большее распространение получают пластиковые зажимы Walraven star Quick с храповым исполнительным элементом, ускоряющим процесс установки.

Виды трубопроводной арматуры

Арматурные изделия классифицируются по способу применения, назначения, конструкции. Виды арматуры на трубопроводах выделяют следующие:

  • фланцевые;
  • соединительные;
  • для труб из разных материалов;
  • для атомных электростанций.

Остановимся подробнее на этих видах.

Фланцевая

Фланец – это плоский диск с определенным количеством крепежных отверстий. Фланцы соседних элементов плотно прилегают друг к другу. Соединение осуществляется затягиванием крепежных болтов гайками. Прокладками обеспечивается герметичность. Фланцевая арматура устанавливается в системах, работающих при разном давлении и температурах. К трубе фланец приваривается.

Фланцевое крепление является разборным, что упрощает проведение ремонтных работ, осмотр и замену элементов. Изготавливается чугунным или стальным, применяется для трубопроводов от 50 мм в диаметре, выдерживает температуру до 400 0С, можно располагать в горизонтальном и вертикальном положении.

Соединительная

Соединительная арматура трубопроводов применяется при соединении элементов из разных материалов и диаметров. В точке стыковки труб из стали и пластика, где диаметры соединяемых элементов отличаются, применяют соединительную арматуру.

В качестве дополнительных деталей устанавливают муфты, заглушки и прочие фитинги, в конструкции которых нет запорно-регулировочного механизма. Такие элементы обеспечивают быстрый монтаж и замену деталей трубопровода. Соединительные элементы выпускаются сечением 25-2020 мм, для давления от 1 до 4 МПа из чугуна, стали, пластика.

Нержавеющая

Трубная арматура из нержавеющей стали образует соединение, не вступающее в химическую реакцию с рабочей средой, что обеспечивает долговечности системы. Такие элементы, как клапаны, краны, переходники, задвижки используются для нержавеющих трубопроводов при транспортировке пищевых жидкостей, алкогольных и безалкогольных напитков.

Нержавеющие элементы образует прочное соединение, устойчивое к коррозии, агрессивным средам, что обеспечивает ее использование в нефтехимической и газовой промышленности, фармакологии, АЭС. Детали не взаимодействуют с транспортируемыми продуктами, не изменяют ее и свою структуру.

Арматура для АЭС

Атомная электростанция – это энергетический объект высокой опасности. В ее конструкцию входит большое количество трубопроводов, устанавливается арматура промышленная трубопроводная. К элементам предъявляются следующие требования:

  1. Направление движения рабочей жидкости должно совпадать с указанием стрелки на корпусе.
  2. Нельзя использовать детали, не соответствующие назначению.
  3. Доступ ко всем видам арматуры должен быть свободным.
  4. Нагреваемые при работе соединительные элементы трубопровода закрывать съемной конструкцией с теплоизоляцией, закрепляемой с помощью резьбы.

Отдельные части трубопровода, находящегося под высоким или средним давлением, соединяют сваркой или фланцевой арматурой, что уменьшает возможность протечек. Материалом для изделий должны быть высококачественные металлы.

Важно: для обеспечения безопасности работы парогенераторов устанавливают предохранительные клапаны – основной и вспомогательный. Для удаления дренажа из контура станции монтируют сначала запорный, далее – регулировочный.

Арматура металлопластиковых труб

Металлопластиковые трубы используются для прокладки внутри помещений. Это внутренний водопровод и отопление. Соединения участков осуществляется вентилями, запорными и переходными кранами и прочими элементами. Они используются при температуре теплоносителя до 95 0С и давления 16 атм.

Трубопроводы из металлопластика используются в быту, имеют аккуратный внешний вид, резьбовое или прессовое соединение. Фитинги изготовлены из латуни с никелированным покрытием. Изделия имеют стандартные размеры, на их поверхности нанесена маркировка.

Фитинги для полиэтиленовых и полипропиленовых труб

Фитинги для пластиковых труб различают для напорных и безнапорных систем. Для полиэтиленовых труб самым надежным считают сварное соединение. В результате получаем единую литую герметичную трубу.

Для трубопроводных магистралей

Перекачка продуктов, чтобы быть эффективным средством транспортировки, производится на большие расстоянию при высоком давлении и с большой скоростью. Поэтому к подбору собственно труб и запорной арматуры – задвижкам, клапанам, затворам поворотным – и предъявляются особые требования.

Ее подбирают в соответствии с техническими нормативами, с проектным давлением, вязкостью среды, перепадами внутренней и наружной температуры. Имеет значение и степень автоматизации перекачки.

В системах магистральных водопроводных систем перекачиваемая жидкость всегда имеет в своем составе определенное количество агрессивных компонентов. Поэтому для арматуры используется химически стойкие материалы. Этими свойствами в полной мере обладает чугун, из которого изготавливаются все виды запорной арматуры для трубопроводов.

Их применяют в трубопроводах высоко и низкого давления и для перекачки различных сред. Этот же материал наиболее популярен при изготовлении трубопроводной арматуры для нефтепроводов.

На магистральных трубопроводах применяется запорная арматура размерами 8 – 2000 миллиметров.

Управление задвижками производится вручную при помощи маховиков, а в труднодоступных местах – с использованием электропривода дистанционно.

Большинство чугунных задвижек устроены с фланцевыми механизмами и могут выпускаться в различных конструктивных исполнениях:

  1. Шиберные – с подвижным или неподвижным штоком;

Задвижка представляет собой литой чугунный корпус, в котором располагается плоский шибер с отверстием, соответствующим размеру трубы. Для управления применяются два вида привода: ручной для агрегатов, располагающихся в доступном месте, и дистанционный, если задвижка установлена в закрытом пространстве.

Ручной привод состоит из рукоятки в виде штурвала, винтовой пары и штока, прикрепляемого к шиберу. При вращении рукоятки винтовая пара преобразует вращательное движении в поступательное, которое через шток приводит в движение шибер в нужном направлении. Когда отверстие в нем совпадает с отверстие в трубе, возобновляется поток жидкости.

  1. Клиновые – высокоэффективный вид запорной арматуры для трубопроводов. Форма запирающего элемента позволяет обеспечить максимальную плотность смыкания запора и седла, что увеличивает качество перекрытия.

Подъем затвора обеспечивает перемещение клина по отношению к седлу, в результате чего его отверстие совмещается с отверстием в неподвижной детали, обеспечивая прохождение рабочей среды. Вращение может производиться вручную или с использованием дистанционного управления.

  1. Параллельные.

Такие устройства предназначаются для работы при давлении 2 – 200

атмосфер.

Рабочая среда и запирающие элементы прибора в виде двух пластин располагаются в камере. Пластины затвора присоединены к штоку привода. При его вращении они раскрываются, пропуская воду или пар по трубопроводу.

Все представленные задвижки имеют ряд общих параметров, среди которых:

  1. Подсоединение к продуктопроводу производится с применением фланцев, муфт или сварки.
  2. Задвижки не используются для регулировки напора в трубопроводе, а только закрывают или открывают его в крайних положениях.
  3. Корпуса задвижек изготавливаются из чугуна способом литья, реже – из стали.
  4. Во всех видах этой арматуры используются уплотнительные устройства из резины, паронита, картона и т.д.
  5. В зависимости от доступности приспособления применяется ручной привод в виде маховика или дистанционное управление с использованием электропривода.

Фланцевая запорная арматура для трубопроводов используется не только на водопроводных сетях, но и при перекачке нефтепродуктов или других жидких сред.

В распределительных сетях на трубопроводах Ду100 и менее водоснабжения часто используются клапаны и краны с муфтовыми соединениями. Такие устройства менее габаритны и технологичны при монтаже. Соединения производятся наворачиванием на резьбу сопрягаемой детали.

Герметичность такого стыка обеспечивается применением различных уплотнителей: льняное волокно, лента ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал), уплотняющие шнуры и силиконовый герметик специального назначения. Такое соединение менее надежно, чем фланцевое, но и устранение протечек на нем осуществляется быстрее и проще.

Запорная муфтовая арматура для трубопроводов применяется на внутридомовых распределительных сетях при размерах менее Ду 50 при давлении в трубопроводе от 0,6 атмосфер.

Типы запорных устройств

Запорные конструкции трубопроводов могут быть регулирующими. Их подразделяют на четыре вида:

  1. Задвижка, имеет два взаимно перпендикулярных положения относительно оси трубы. Перекрывает и открывает проход для перемещаемого продукта.
  2. Клапан оборудован закрывающим или регулирующим механизмом, движение которого происходит параллельно направлению движения потока переносимого вещества.
  3. У крана механизм вращаться вокруг собственной оси, передвигаясь вверх или вниз под разными углами к оси трубы.
  4. Вентиль необходим для перекрытия и регулировки подачи продукта в трубопроводе. Он может служить предохранительным клапаном, конденсатоотводчиком. Бывает шаровым и клапанным.

Как запорную конструкцию чаще используются задвижки, как регулирующие механизмы устанавливают клапаны. Они быстро срабатывают, характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением и герметичностью.

Классификация арматуры

Трубопроводная арматура – это изделия, классифицируемые по сфере применения, методам уплотнения, конструктивным особенностям. Рассмотрим некоторые из них.

Сфера применения

Основываясь на эксплуатационных характеристиках, выделяют: вакуумную, криогенную, отсечную арматуру. В зависимости от назначения, это устройства контролирующие, редукционные, противопомпажные. Транспортируемый продукт определяет их герметичность, стойкость к химическим и агрессивным средам.

Тип соединения

Способ соединения с трубопроводом подразделяет арматуру на фланцевую, межфланцевую, муфтовую, резьбовую, сварную. При сварке фитингов с трубами используют присоединительные патрубки, при муфтовом соединении применяются внутренние резьба и дополнительные патрубки.

По методу герметизации

В зависимости от используемых уплотнительных элементов выделяют арматуру:

  • сальниковую;
  • мембранную;
  • сильфонную;
  • шланговую.

В сальниковом соединении для уплотнения применяется набивка из волокна, пропитанного герметиком. Мембранный уплотнитель представляет эластичный диск, зажимаемый в месте соединения.

Сильфон – это гофрированная трубка, складывающаяся при зажиме. В шланговой конструкции применяется гибкий шланг, его пережимают, отсекая или уменьшая поток жидкости.

По конструкции соединительных патрубков

Выделяют устройство проходное, угловое, неполнопроходное, полнопроходное. В неполнопроходном внутреннее сечение соединительной трубки меньше диаметра трубы, входящей в фитинг. В полнопроходной арматуре все диаметры одинаковы.

Перейти в каталог запорной арматуры

Задвижки

Самым простым конструкционным решением с минимальными гидропотерями является запорная арматура с вертикальным перемещением рабочего органа под прямым углом к потоку – задвижка. Основными нюансами конструкции задвижек являются:

  • минимальная длина в сравнении с кранами, клапанами и заслонками;
  • отсутствие гидропотерь;
  • быстрый износ уплотнений;
  • большая масса и высота арматуры;
  • долгое время перевода шпинделя из одного крайнего положения в другое;
  • чаще всего запорная арматура этого типа изготавливается полнопроходной;

Редукционная задвижка имеет внутренний диаметр, на один типоразмер меньше, чем DN, что позволяет немного снизить усилие затяжки на штурвале. Однако уже при DN 300 мм запорная арматура оснащается редуктором или приводом.

В зависимости от конструкции запорная арматура подразделяется на категории:

  • шланговая задвижка – шпиндель пережимает эластичный шланг, расположенный внутри корпуса, в положении закрыто;
  • шиберная задвижка – пластинчатый рабочий орган запорного узла;
  • параллельная задвижка – элементы запорного узла не имеют сужения, то есть уплотнительные поверхности параллельны друг относительно друга;
  • клиновая задвижка – конусный затвор перекрывает седло с ответными поверхностями аналогичной формы.

Маркировка шланговых задвижек начинается с цифр 33, например, 33а603р, корпус арматуры чаще всего выполнен из алюминия. Резина выдерживает максимум 120°С, поэтому применяются задвижки с внутренним шлангом для слабоагрессивных сред высокой вязкости. Максимальный размер DN ограничен 200 мм.

Шиберные задвижки обозначаются цифрой 30, например 30нж36п (фланцевая, выдвижной шпиндель). Корпус изготавливается из нержавеющей, легированной и углеродной стали (маркировка нж, лс и с, соответственно). Шибер изначально не обладает абсолютной герметичностью, поэтому используется запорная арматура в системах водоотведения.

Обозначаются параллельные задвижки цифрами 30, могут иметь стальной и чугунный корпус, латунные, бронзовые, нержавеющие и, даже кожаные уплотнения либо не иметь их вовсе (маркировка бк). В конструкцию могут добавляться рычажные и винтовые прижимы, распорные клинья между дисками. Существуют редукционные и полнопроходные варианты исполнения арматуры.

Маркировка клиновой задвижки начинается с цифры 30, существует несколько типов исполнения арматуры:

  • шпиндель выдвижного типа – увеличены габариты корпуса и крышки;
  • шпиндель невыдвижного типа – вес и размеры корпуса снижены, но уменьшен ресурс;
  • привод ручным штурвалом, посредством редуктора электродвигателя, гидравлического или пневматического мотора;
  • корпус литой или штампосварной из сталей 20/20Л, 25/25Л, 35/35Л, чугуна;
  • клин упругий, двухдисковый либо жесткий.

Штампосварной корпус изначально не имеет дефектов литья, обладает высокой прочностью и эксплуатационным ресурсом. Однако себестоимость производства штампосварной арматуры значительно выше.

Краны шаровые

Изначально в кранах реализована более сложная схема затворного узла:

  • седло состоит из колец;
  • пробка имеет форму шара или конуса;
  • шпиндель поворачивается на 90 градусов, максимум.

Эту арматуру изначально относят к запорно-регулирующей, так как кроме полной отсечки участка трубопровода можно плавно корректировать напор и давление среды, смешивать/разделять потоки.

Краны подразделяются на конические и шаровые, пробно-спусковые и обычные трубопроводные. Изначально запорная арматура с конической пробкой стоит дороже, обладает низким ресурсом, герметичностью и надежностью. Поэтому более востребованы шаровые краны с низким крутящим моментом, бюджетной ценой, запасом надежности и удобным эргономичным управлением.

Шаровой кран является самой востребованной позицией сантехнической трубопроводной запорной арматуры. Запорная арматура с конусной пробкой имеет натяжное или сальниковое уплотнение.

Обозначаются краны согласно ГОСТ Р 52720 и СП ЦКБА 036 цифрами 10 и 11. Основными нюансами конструкции являются:

  • корпус цельнометаллический или разборный;
  • существуют межфланцевые краны с минимальной строительной длиной;
  • в трубопровод краны монтируются всеми существующими методами;
  • сантехнические краны обычно выполнены в полимерном корпусе (полипропилен, металлопластик, полиэтилен, винилпласт);
  • корпус трубопроводной запорной арматуры изготовлен из латуни, нержавейки, бронзы, легированной или углеродной стали;
  • кольца седел отлиты из полимера, выточены из нержавейки, композитного материала, керамики.

В инженерных системах зданий применяют арматуру DN 12 – 50 мм, системах жизнеобеспечения населенных пунктов и локальных трубопроводах DN 50 – 400 мм, напорных магистралях DN 400 – 1200 мм.

Заслонки (дисковый затвор)

Официальным наименованием арматуры является термин дисковый затвор, перекрывающий внутреннее сечение при повороте на 90 градусов относительно направления потока. В осевых дисковых затворах ось вращения совпадает с осью затворного элемента, а в эксцентриковых модификациях смещена на произвольный угол.

Применяются заслонки в системах автоматического тушения пожаров, трубопроводах по перекачке морской воды, нефтепродуктов, абразивных сред, кондиционирования и вентиляции. Единственным недостатком дискового затвора является неизвлекаемость из седла в положении открыто, что затрудняет механическую очистку изнутри.

Первыми цифрами в маркировке дискового поворотного затвора являются 32, а корпус часто изготавливается из титана, алюминия, полимерных материалов. В воздуховодах малого диаметра часто применяются герметичные клапаны, являющиеся аналогами дисковых заслонок. Для этой категории трубопроводной арматуры отсутствует ограничение по номинальным диаметрам изделий.

Существуют модификации затворов с 1 – 4 эксцентриками. Диск в поперечном сечении имеет седлообразную, плоскую и двояковыпуклую форму. В отличие от ближайшего аналога – шарового крана, рукоятка дискового затвора имеет сложную конструкцию, и оригинальную технологию установки в трубопровод:

  • электродуговой сваркой – используются патрубки с фаской;
  • фланцем – 4 отверстия имеются в литом корпусе дискового затвора, через них пропускаются шпильки, чтобы стянуть заслонку с трубами.

Для участков трубопроводов, на которых возможно изменение потока среды, созданы модификации обратных дисковых затворов – захлопки. Они монтируются исключительно на горизонтальных участках, рабочий орган подпружинен, чтобы исключить обратное движение рабочей среды.

Маркировка трубопроводной арматуры

Для ориентирования в видах фитингов, используются специальные обозначения. В них указаны основные технические параметры изделий. Разные производители устанавливают свою маркировку. Наиболее популярной считают маркировку АО «Научно-производственная . В ней приведены таблицы, указывающие тип изделия, способ привода, материал изготовления, прочие обозначения.

В качестве примера расшифруем следующее обозначение: 13бр042нж – запорный клапан, латунный, уплотнение из нержавейки, имеет дистанционное управление, модель 42. Иногда используют буквенную маркировку: КШ – шаровой кран, КТС – трехходовой стальной кран и другие.

Испытание трубопроводной арматуры

Для обеспечения безаварийного функционирования трубопроводов производится испытание трубозапорной арматуры и прочих соединительных элементов. Испытания включают следующие этапы:

  1. Гидравлические нагрузки для проверки прочности, непроницаемости материала, отсутствие сдвига элементов конструкции.
  2. Проверка герметичности запорных элементов.

На первом этапе промышленная запорная арматура испытывается под давлением от насосов. Условия испытания оговариваются в технической документации.

Давление подается на открытый рабочий элемент при закрытом отверстии в трубе. Если обнаружены протечки в местах сварки и других соединениях, арматура считается непригодной к использованию.

При испытании устройств на герметичность жидкость под давлением подается по очереди с разных направлений на устройство. Осматривается фитинг с противной стороны от подачи давления. Вентили, заслонки, клапаны подвергаются давлению с одной стороны.

Важно: для классификации изделий по классу герметизации руководствуются ГОСТ Р 9544 – 75 «Арматура трубопроводная». В стандарте указаны три класс герметичности, определяемые назначением трубопроводов.

Разновидности запорной арматуры

По умолчанию запорная арматура является категорией трубопроводной арматуры наряду с регулирующей, фазоразделительной, защитной, смесительной и предохранительной. Поэтому существует общая классификация трубопроводной арматуры и более мелкое подразделение внутри самой подкатегории. Другими словами, классифицируется арматура трубопроводная по признакам:

  • тип установки в разрыв трубопровода – приварка, штуцеры, цапфы, муфты, фланцы или любая комбинация из этих патрубков;
  • привод – штурвал ручного управления, механический редуктор с цилиндрической, конической или червячной передачей, электро-, пневмо- либо гидропривод;
  • область использования – арматура резервуарная, сантехническая, судовая, пароводяная, химическая, газовая/нефтяная, энергетическая;
  • тип уплотнения – шланговая, сальниковая, мембранная и сильфонная арматура;
  • конструкция затворного узла – затвор, кран, вентиль и задвижка.

Внутри своей подкатегории запорная арматура подразделяется на контрольную и спускную (дренажную). При помощи контрольной запорной арматуры открывается доступ среды к участку трубы с измерительным прибором (градусник, манометр). Дренажная арматура позволяет набрать в емкость жидкость, стравить из резервуара газ, слить рабочую среду после выполнения действий технологического процесса.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
inbliss.ru