Запорная арматура

Запорная арматура служит для перекрытия трубопровода или его отдельного участка, а также для регулирования потока. Запорная арматура – это вся арматура, установленная на трубопроводах. В зависимости от назначения она подразделяется:

• на истинно запорную арматуру - для перекрытия/открытия трубопроводов (краны, вентили, задвижки, клапаны);
• на невозвратную арматуру - для пропуска жидкости в одном направлении и запирания в обратном (обратные клапаны);
• на предохранительную арматуру - для сброса избытка давления трубопроводов от разрыва (предохранительные клапаны);
• регулирующую арматуру – для регулирования потоков и поддержания уровня (регулирующие клапаны и регуляторы уровня).

Также запорная арматура подразделяется на механическую и автоматическую. У механических устройств открытие и закрытие прохода происходит либо вручную, либо с помощью электродвигателя, соленоида, гидро- или пневмопривода. У автоматической запорной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием транспортируемой среды.

Запорная арматура - обязательный элемент любого трубопровода. Существует несколько типов запорной арматуры, каждый из которых применяется в своей области, определяемой давлением, температурой и свойствами транспортируемой среды: задвижки, заслонки, затворы, клапаны, шаровые краны и вентили.

Задвижки и заслонки

К задвижкам относятся запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпендикулярном движению потока транспортируемой среды.

Задвижки могут быть полнопроходными и суженными, в последних диаметр отверстия уплотнительных колец меньше диаметра трубопровода.

По форме затвора задвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновая задвижка имеет клиновый затвор, на котором уплотнительные поверхности расположены под углом друг к другу. Клин может быть цельным жестким, цельным упругим или составным двухдисковым. Параллельная задвижка имеет затвор, уплотнительные поверхности которого расположены параллельно друг другу. Параллельная задвижка может быть шиберной (однодисковой) или двухдисковой.

По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным шпинделем или штоком и задвижки с не выдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное (винтовое) движение. Во втором случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает только вращательное движение.

Задвижки с выдвижным шпинделем имеют большие габариты (по высоте), чем с не выдвижным шпинделем. Задвижки с не выдвижным шпинделем применяются для сред, обеспечивающих смазку пары трения ходовой гайки и шпинделя (нефтепродукты, вода и т.д.) и не вызывающих коррозию ходового узла. В остальных случаях используются задвижки с выдвижным шпинделем.

Затворы

Затворы дисковые поворотные имеют корпус цилиндрической формы (короткий отрезок трубы), диск закреплен на валу по диаметру полости корпуса (возможно некоторое смещение от оси). Поворот диска осуществляется при помощи вращения вала. В положении «открыто» плоскость диска установлена вдоль оси проходного отверстия. Диск может быть плоским или сложной формы. По сравнению с другими конструкциями трубопроводной арматуры дисковые затворы имеют минимальную строительную длину и малую массу. К их недостаткам относятся: пониженная герметичность запорного органа и значительные крутящие моменты на валу.

Клапаны

Клапаны имеют большое число конструктивных разновидностей. В зависимости от назначения клапаны подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, перепускные, обратные, отключающие, отсечные, кольцевые, электромагнитные. Клапаны могут быть односедельными и двухседельными, последние применяются только как распределительные и регулирующие. Регулирующий клапан имеет затвор (плунжер), форма которого обеспечивает заданное изменение расхода в зависимости от хода плунжера, в запорном клапане затвор обычно имеет тарельчатую форму.

В зависимости от направления потока через арматуру клапаны подразделяются на проходные, прямоточные и угловые. В проходных клапанах среда на выходе из корпуса имеет то же направление, что и на входе. Прямоточные клапаны - проходные со спрямленной линией движения потока. Они имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с проходными. В угловых клапанах направление потока среды на выходе перпендикулярно к направлению потока на входе (под углом 90°). Маховик проходного клапана расположен в плоскости, параллельной оси трубопровода, в прямоточных - под меньше 90° (обычно 45°), в угловых - в плоскости, перпендикулярной к оси седла подводящего трубопровода. Проходные и прямоточные клапаны устанавливаются на прямолинейных участках трубопровода, угловые - в местах поворота трубопровода на угол, равный 90°.

В некоторых клапанах конструкция предусматривает пружину или груз для открытия или закрытия клапана автоматически, когда действия перестановочного усилия прекращаются. По виду действия эти клапаны подразделяются на нормально открытые (НО), если пружина (груз) удерживает клапан в открытом положении, и на нормально закрытые (НЗ), если пружина (груз) удерживает клапан в закрытом положении. Перестановочным называется усилие, необходимое для перемещения затвора арматуры в рабочих условиях.

Клапаны запорные - наиболее распространенная конструкция арматуры. Отличаются простотой конструкции, но относительно большим коэффициентом сопротивления и малым ходом золотника.

Обратные клапаны пропускают поток жидкости или газа по трубопроводу только в одном направлении и автоматически закрываются при перемене направления потока. Запорный орган в обратных клапанах открывается прямым потоком среды, а закрывается обратным потоком. Обратные клапаны подразделяются на подъемные и поворотные. Подъемные обратные клапаны имеют диск, совершающий возвратно-поступательное движение. Поворотные обратные клапаны имеют затвор, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана. Поворотные обратные клапаны могут быть однодисковыми и многодисковыми. Обратные клапаны, имеющие сетку и предназначенные для установки в начале всасывающего трубопровода, называются приемными клапанами. По ныне действующей классификации поворотные обратные клапаны следует называть обратными дисковыми затворами.

Краны

Краны по форме затвора подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические. Конусные краны могут быть сальниковыми или натяжными в зависимости от того, как регулируется посадка пробки в корпусе: сальником (в верхней части крана) или гайкой (в нижней части крана).

Краны могут быть проходными и пробно-спускными. Проходные краны устанавливаются на участке трубопровода и имеют два присоединительных патрубка, пробно-спускные краны устанавливаются на агрегатах, котлах, емкостях, резервуарах и имеют один присоединительный патрубок и прямой или изогнутый спуск. Краны могут быть двухходовыми или трехходовыми в зависимости от числа рабочих положений пробки. Краны со смазкой имеют устройство для периодической (ручной или автоматической) подачи густой смазки по каналам на пробке и корпусе для смазывания подвижного соединения. Краны для бесколодезной установки имеют конструкцию с органами управления, поднятыми над корпусом.

Недостатками кранов являются значительный крутящий момент для управления, а также ограниченная область применения в связи с наличием, как правило, неметаллических уплотнительных элементов; достоинствами – многоцелевое назначение, а также возможность обеспечения полнопроходности, малые строительные длина и высота.

Вентили

Вентиль – запорное устройство, в котором для перекрытия потока рабочей среды запорный орган перемещается возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности корпуса. Проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости. Подвижным элементом вентилей является шпиндель, ввинчиваемый в резьбу неподвижной ходовой гайки, расположенной в крышке или бугеле. Применение ходовой резьбы, обладающей свойствами самоторможения, позволяет оставлять запорный орган в любом промежуточном положении без его самопроизвольного изменения под действием давления.

По конструкции корпуса разделяются на проходные, угловые, прямоточные и смесительные. По назначению делятся на запорные, запорно-регулирующие и специальные. Регулирующие подразделяются по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов подразделяются на тарельчатые и диафрагменные. По способу герметизации подвижного соединения шпинделя с крышкой вентили подразделяются на сальниковые и сильфонные. По расположению ходовой резьбы вентили могут быть с выносной или с погружной резьбой.

Проходные вентили предназначены для установки в прямолинейных трубопроводах. Недостатки: сравнительно высокое гидравлическое сопротивление, наличие зоны застоя, большие строительные размеры, сложность конструкции корпуса и довольно большой вес.

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

Преимущества прямоточных вентилей заключаются в сравнительно малом гидравлическом сопротивлении, компактности конструкции, отсутствии зон застоя. Недостатки: большая длина и относительно большой вес.

Смесительные вентили служат для смешивания двух потоков жидкой среды для 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 прямо в корпусе вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо двух вентилей и специального смесителя применяется только один вентиль.

Диафрагмовые вентили (мембранные) предназначены для перекрывания потоков сред при невысоких температурах (до 100-150°С). Преимущества: 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 непозволительна. Преимущества – полное исключение утечки рабочей среды и надежность уплотнительного элемента.

Запорно-регулирующие вентили дают 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 перекрывают трубопровод.

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

Вентили высокого давления изготовляют с диаметрами условных проходов от 3 до 125мм. Существуют вентили на рабочие давления до 2500кГ/см2.

Вентили для сред высоких температур рассчитаны для работы при температурах рабочей среды более 200°С. Широко используются в процессах синтеза. Предназначены для работы при давлениях, больших 200кГ/см2.

Вентили для коррозионных сред предназначены одновременно для работы при высоких давлениях и температурах рабочей среды, превышающих 150°С. При давлениях рабочих сред, меньших 25кГ/см2, и интервале температур от 30 до +150°С применяют футерованные или гуммированные вентили.

Другое оборудование