Запорная арматура и ее применение в трубопроводных системах

Запорная арматура

Такой тип арматуры уменьшает/прекращает подачу теплоносителя в определённом месте трубопроводов или радиаторов. Делается это в принудительном порядке.


Как правило, представлена в виде краников, задвижных элементов с различными конструктивными особенностями. Выбирая модель запорной арматуры для систем отопления следует учитывать способ монтажа и материал, из которого она изготовлена.

Качественный элемент должен выдерживать пиковые температуры, которые способна выдать система и максимальный уровень давления. Эта информация фиксируется производителем в инструкции по эксплуатации или на корпусе запорной арматуры.

Запорная арматура — один из самых важных составляющих отопительной системы. Монтаж осуществляется по всему периметру в местах, где может потребоваться ограничение потоков теплоносителя.

Почти все заводы, выпускающие данные изделия, предоставляют широкий ассортимент моделей для выбора подходящей

Существуют особые параметры, на которые следует обращать внимание при покупке

Для присоединения к магистрали запорная арматура оснащена патрубками. Диаметр которых играет значимую роль. Устройство не должно вызывать какие-либо ограничения потока и объёма вода в открытом состоянии. От уровня регулировки зависит точность

Шаровые краны могут быть использованы для быстрой остановки потоков теплоносителя, а клиновидные позволяют выполнять постепенную регулировку объёмов подаваемой жидкости. Возможность монтажа автоматического регулирующего элемента открытия крана тоже принимается во внимание при выборе продукции.

Важно не только понимать, как правильно осуществить монтаж, но и учитывать эксплуатационные качества арматуры, знать её устройство. Самостоятельные попытки произвести установку арматуры без особых навыков и знаний может повлечь за собой множество проблем

Например, неверно установленная арматура будет пропускать теплоноситель сквозь себя или воздух. Давление будет низким и расход жидкости увеличится. Не говоря уже о протечках и других неисправностях.

Типы кранов отопления

Использование таких элементов легко объясняется конструктивными особенностями и ассортиментом, представленным на рынке. Запорная арматура выражается в двух типах кранов:

  • шаровые;
  • штоковые.

Первые оснащены шаром, который имеет отверстие. Когда рукоять поворачивается, осуществляется регулировка диаметра внутри. Таким образом осуществляется регулировка силы потока жидкости в трубопроводной системе. Характеризуется данный элемент простотой в перекрытии потока.

Пример шарового крана с разъемным соединением

Штоковые, или вентили, используют для запирания шток, оснащённый прокладкой из резины или керамики. Чтобы прекратить/восстановить подачу воды, придётся выполнить несколько оборотов рукоятки. Этот элемент применим в качестве инструмента для более точной регулировки силы потока.

Запорный вентиль

Установка и выбор арматуры выполняется с учётом эксплутационных параметров системы отопления. В противном случае, будет непросто добиться необходимого функционала и задач, поставленных перед арматурой.

Задвижки отопления

Внешне напоминают вентили, но отличаются более крупными размерами. Также иной внешний вид имеют внутренние каналы. За счёт волнового строения внутри, такие элементы обеспечивают исключительную защиту при заметных перепадах давления. Задвижки позволяют сохранить шток в целостности и обеспечить герметизацию арматуры. Их монтаж осуществляют на областях трубопровода, диаметр которых выше 100 мм.

Классификация задвижек для водопровода

Все задвижки в зависимости от используемого материала делятся на два вида:

  • чугунные;
  • стальные.

Также такая арматура может классифицироваться в зависимости от способа крепления:

  • фланцевая;
  • приварная.

Но самая главная разновидность водопроводных задвижек зависит от формы затвора. Здесь стоит выделить две самых главных группы:

  • Арматура, состоящая из клинового затвора;
  • Арматура, состоящая из параллельного затвора.

Особенность задвижки с клиновым затвором заключается в том, что перекрытие потока осуществляется элементами, которые сдвигаются в перпендикулярном движению вещества направлении. Применяются, в основном, для перемещения газообразных веществ, воды, нефтепродуктов.


Затвор такой арматуры представлен клинообразным округлым диском, располагающимся уплотнительными кольцами, размещенными под некоторым наклоном.

Арматура, состоящая из параллельного затвора, включает в себя два, реже один диск. В том случае, если диска два, то конструкция дополнятся распорной пружиной, соединяющей эти два элемента. Данный тип арматуры более надежный и очень редко может заклинить. Используется для любой среды.

Какая бывает трубопроводная арматура: виды и назначение

В зависимости от вида трубопроводные арматуры выполняют различные функции:

Запорная.

Одна из самых востребованных. Служит для полного перекрытия потока рабочей среды, поэтому основным качеством и базовым показателем является герметичность и ее ресурс. Положения, в котором может находиться данная арматура, – «открыто» или «закрыто», промежуточного нет.

Применяются такие виды трубопроводной арматуры в авиации, морском транспорте, в аппаратах, которые используют на большой глубине, космической технике, атомной энергетике и, конечно же, в магистральных газопроводах и нефтепроводах.

На сегодняшний день трубопроводы являются довольно непростыми сооружениями, поэтому при малейших нарушениях в работе возможен сбой во всем процессе, что может послужить причиной к тяжелейшим финансовым и природоохранным последствиям.

Интересный факт, что сочетание слов «запорная задвижка» в речи не используют, как не используют и слова «запорный», «запорная» с названием какого-то типа арматуры. И это относится не только к задвижкам.

Обратная.

Называть ее арматурой обратного действия не рекомендуется. Такая система предназначается для предотвращения обратного потока рабочей среды с помощью автоматического воздействия.

Предохранительная.

Благодаря автоматическому сбросу избытков рабочей среды, назначение предохранительной арматуры состоит в том, что она защищает оборудование от превышения давления или иных параметров, которые могут привести к аварии. Встретить предохранительную арматуру можно на паровом котле в качестве предохранительного клапана

Важность ее очень велика – она обеспечивает стабильную деятельность трубопровода, а также установок индустриального и энергетического направления. Предохранительная арматура помогает избежать, предотвратить и свести на нет результат выхода за пределы возможного параметров рабочей среды, которые возникают из-за неисправности оснащения, в результате ошибок персонала, из-за физических процессов, которые происходят внутри самого оборудования или внешнего воздействия.

Распределительно-смесительная.

Распределительно-смесительная арматура подходит для распределения потока по различным направлениям, в данном случае трубопроводная система будет называться распределительной. В случае, когда арматура предназначена только для смешивания потока рабочей среды, название данного агрегата будет «смесительная арматура». Когда арматура выполняет обе функции сразу, то она называется распределительно-смесительная.

Регулирующая.

Существенную роль в трубопроводе играет регулирующая арматура, назначение которой – возможность регулирования параметров рабочей среды. Это приводит к безопасности технологических процессов и формирует довольно сложные производственные цепочки, которые могут состоять из множества компонентов. Преимуществами регулирующей арматуры являются обеспечение нормальных условий для функционирования и хорошей управляемости оборудования. Данная арматура благодаря своим характеристикам может использоваться на таких ответственных объектах, как АЭС. Используется она самостоятельно либо в сочетании с запорной.

Отключающая.

Отключающая арматура в некоторых источниках называется защитной. На чувствительных объектах возможен перепад давления, поэтому для того, чтобы скорость течения рабочей среды можно было полностью перекрыть, используют данную отключающую (защитную) арматуру. Преимуществом данной арматуры является то, что она способна отключить конкретный элемент, в отличие от предохранительной арматуры, где поток рабочей среды стравливается.

Существует комбинированная трубопроводная арматура. В нее входят функции тех видов арматур, которые были перечислены выше. По названию можно легко понять, какое назначение они выполняют. Примерами видов трубопроводных арматур могут послужить: запорно-регулирующая арматура (не надо называть ее запорно-дроссельной) или запорно-обратная арматура.

В качестве обратной арматуры также применяется невозвратно-управляемая и невозвратно-запорная. Функции, которые они выполняют: принудительное полное закрытие хода запирающего элемента (невозвратно-запорная арматура) или помимо закрытия еще и ограничение хода (невозвратно-управляющая арматура).

Читайте материал по теме: Угловые краны для радиатора

Устройства фланцевых задвижек

Несмотря на простоту, фланцевые клиновые задвижки обладают высокой эффективностью в ряду запорной арматуры. В зависимости от запирающего элемента определяется вид клиновой задвижки. Задвижка фланцевая получила свое название из-за своего исполнения: по бокам её находятся фланцевые диски, которые сопрягаются с такими же дисками на трубе.

У фланцев на задвижке и на трубе, диаметр и отверстия должны строго соответствовать, иначе их не соединить. Между фланцами обязательно устанавливается прокладка из паронита, резины или резинового кольца в зависимости от среды, находящейся внутри трубы

Такое исполнение клиновой задвижки делает её быстросъемной, что немаловажно при ремонте

 По устройству гайки клиновые изделия делятся на 2 категории: с выдвижной и неподвижной гайкой.

 То есть, в первом варианте, при открывании или закрывании вентиля гайка двигается поступательно. Во втором варианте гайка остается на месте, а выдвигается винт. Во второй категории клиновые задвижки занимают меньше места и их используют при движении нефтепродуктов и других жидкостей, не вызывающих коррозию металла. В основном используются клиновые изделия с выдвижной гайкой.

По методу закрывания устройства делятся на задвижки:

  • С ручным управлением. Закрытие вручную производится с помощью рукоятки или вентиля;
  • С автоматизированным управлением. При таком закрывании используются, в основном электродвигатели с редуктором, и включаются они через пульт оператором. Гидравлические и пневматические приводы применяются реже, ввиду дополнительного подвода труб, приборов и пр.

1.3.Трехходовой кран.

Предназначен для соединения газовых трубопроводов, где необходимы свеча безопасности и сброс остаточного давления из магистрали, а также для установки манометра на газопровод.

Трехходовой кран представляет собой запорное устройство с клапаном для сброса давления и быстрого отключения магистрали. Кран со всех сторон имеет резьбу М 24х1,5 для соединения с трубопроводами. После окончания работы выброс газа в атмосферу минимальный.

Трехходовой кран можно использовать как запорное устройство с клапаном для высокого давления на газовоздушном трубопроводе. Для этого с двух сторон нарезается резьба ¾ трубная и одна сторона глушится.

Корпус крана изготовлен из нержавеющей стали 12х18Н10т.

Габаритные размеры запорного устройства, мм

длина (с ручкой) ………………………………….192

ширина ……………………………………………60


высота (с ручкой) ……………………………… 76

Изготовитель: АО «Завод элементов трубопроводов», р.п. Б. Исток

Свердловской области (1.13).

2.Прямоточные задвижки.

2.1. Задвижка типа ЗМ — 65х21 с ручным приводом.

Задвижка ЗМ — 65х21 (рис.3.) состоит из следующих составных частей: корпуса, шлицевой гайки, шпинделя, крышки подшипников, ходовой гайки, маховика, упорных шарикоподшипников, сальникового узла, шибера, седел, тарельчатых пружин и нагнетательного клапана.

Первоначальная герметичность затвора осуществляется за счет создания необходимого удельного давления на уплотняющих поверхностях шибера и седел с помощью тарельчатых пружин. Герметичность соединения корпуса с крышкой обеспечивается металлической прокладкой посредством затяжки шлицевой гайки; регулировка соосности проходных отверстий шибера и корпуса осуществляется при помощи регулирующих гаек, завинчиваемых в верхний кожух.

Для облегчения управления задвижкой ходовая гайка опирается на упорные шарикоподшипники, резьба шпинделя и ходовой гайки вынесена из зоны контакта со средой, что улучшает условия ее работы. Уплотнение шпинделя осуществляется при помощи сальникового узла, в который для повышения его надежности предусмотрено нагнетание уплотнительной смазки.

В процессе сборки подшипниковый узел заполняется солидолом, а при эксплуатации подачи солидола в узел производится через масленку; в верхнем кожухе задвижки имеются прорези, позволяющие определить положение затвора (открыто-закрыто). В задвижке предусмотрена возможность подачи защитной смазки в корпус через нагнетательный клапан, что предохраняет его от загрязнений и коррозии.

Принцип работы задвижки состоит в том, что при вращении маховика возвратно-поступательное движение через шпиндель передается однопластинчатому шиберу, который открывает или закрывает проходное отверстие задвижки. Во избежание эрозионного и коррозионного износа не допускается работа задвижки в полуоткрытом положении затвора.

Техническая характеристика:

Условный проход, мм ………………………………65

Рабочее давление, МПа (кгс/см2 ) ………………….21 (210 )

Управление ………………………………………… ручное

Макроклиматический район по ГОСТ 16350-80 ……умеренный и холодный

Скважинная среда ……………………………………. нефть, газ, газоконденсат, вода техническая, сточная, нефтепромысловая, морская с содержанием примесей до 0,5 % Н2 S и СО2 до 0,003 по объему каждого

Температура скважинной среды, К ( 0С ), не более ……. 393 (120 )

Габаритные размеры, мм ……………………………… 350х320х650

Масса, кг;

В собранном виде ………………………………………. 64

Полного комплекта ……………………………………… 66

Изготовитель: Бакинский завод нефтепромыслового машиностроения, г. Баку (1.9).


Страницы: 1 Следующая Последняя

Монтаж

Основные правила монтажа и установки клиновой задвижки:

  • предварительно убедиться в пригодности изделия для установки по техническим характеристикам и реальной работоспособности;
  • следить за частично открытым положением затвора в процессе;
  • при номинальном диаметре устройства более 100 мм использовать дополнительные опоры;
  • для перемещения изделия с помощью подъемно-транспортной техники крепить только за монтажные проушины;
  • для подземной установки устроить основание из трамбованного грунта без острых фракций, толщина основания для бесканальной прокладки коммуникаций – не менее 200 мм;
  • после установки проверить работоспособность участка трубопровода сначала при минимальном, потом при номинальном и при максимально допустимом давлении. В процессе испытаний затвор должен быть полностью опущен или поднят.

Выбор прокладок для соединения фланцев задвижки с фланцем трубопровода следует осуществлять согласно требованиям.

Тип прокладки Рабочее давление, бар Температура, градусы Цельсия
Паронитовая До 63 -50…450
Фторопластовая До 70 -120…150
Резиновая (EPDM) До 61 0…60

Допустимые усилия при затяжке гаек приведены в таблице «Моменты затяжки шестигранных гаек фланцевого соединения».

Номинальный диаметр (DN) Гайка/болт, номинальный диаметр резьбы Момент, Нм
15…32 М10 15…30
40…65 М12 35…50
80…100 М16 75…100
125…150 М16 80…120
200 М20 150…200
250…400 М24 340…410
500 М27 340…410

Для лучшего понимания процесса монтажа, управления и подключения представлено видео об установке задвижки большого номинального диаметра в колодец подземных коммуникаций:

Расположение ходового узла

Большое значение для работы и области применения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может быть расположен внутри задвижки в рабочей среде или вне полости корпуса.

Задвижки с выдвижным шпинделем применяют если нужно быть уверенным в надёжности арматуры.

Эта задвижка является конструкцией с невыдвижным шпинделем.

Задвижка с выдвижным шпинделем

В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (то есть над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.

Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно меньший износ сальникового уплотнения и более высокая надёжность резьбовой пары и сальника.

Недостатком таких задвижек является увеличение строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя.

Задвижка с невыдвижным шпинделем

В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с клином и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой клин.

В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.

В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение — для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.

Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д.

Достоинства и недостатки

Кроме вышеуказанных достоинств клапаны обладают и другими, например:

  • возможность применения в условиях высоких температур и давлений, вакуума, коррозионных и агрессивных сред;
  • сравнительная простота технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации.

Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное её отличие — то, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, даёт клапанам ряд преимуществ перед задвижками, среди которых:

  • малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как у задвижек — не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
  • в клапанах гораздо проще, чем в задвижках, обеспечить требуемую герметичность затвора (путём применения из различных неметаллических материалов);
  • при закрытии и открытии клапана в отличие от задвижки практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей;
  • возможность применения сильфона в качестве уплотнения арматуры по отношению к внешней среде.

К недостаткам клапанов можно отнести:

  • высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
  • ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
  • наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры.

Виды запорной арматуры

Существуют различные виды запорной арматуры:

1. Запорные краны присутствуют на всех трубопроводах. Соединяются с трубой фланцевым или муфтовым соединением. С учетом рабочей среды краны подразделяются на шаровые и пробковые.

Сальниковые муфтовые – краны-пробки с резиновым или пеньковым сальником внутри, отлитые из чугуна для использования в водных и нефтяных трубопроводах. Температура транспортируемого вещества не должна превышать 100 градусов. Кран можно устанавливать в любом положении.

Пробковые муфтовые – чугунные для газовых трубопроводов. Максимальный порог температуры – 50 градусов. Также неприхотливы к установке.

Фланцевые шаровые краны – производятся в стальном (диапазон температур 30-70 градусов) и чугунном, выдерживающем 100-градусную нагрузку, варианте.

2. Запорная заслонка выполнена в виде диска, вращающегося вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно или под определенным углом по направлению движения вещества. В основном монтируются на трубопроводы большого диаметра с небольшим давлением рабочей среды. Устанавливаются гидроприводным или электроприводным способом, а также вручную врезаются в трубопровод при помощи сварки или фланцевым соединением. Корпус изготавливается из чугуна, а диск из стали. Подходят для использования в кислотных и щелочных средах и не требуют технического обслуживания.

3. Трубопроводные задвижки периодически перекрывают поток рабочей среды. При оснащении их электроприводом появляется возможность осуществлять управление дистанционно. Изготавливаются из чугуна, стали, нержавейки или сплавов цветных металлов. Выбор материала, из которого будет изготовлено устройство запорной арматуры, зависит от того, щелочная или кислая среда будет транспортироваться по трубопроводу.

4. Запорный вентиль предназначается для полного перекрытия потока. С его помощью невозможно осуществить регулирование рабочего давления. Вентиль должен быть всегда полностью открыт или закрыт. Золотник и шпиндель, составляющие систему, перекрывают поток параллельно его направлению для предотвращения гидроударов. Вентили для систем с высоким давлением приваривают к толстостенным трубам. Также возможно соединение фланцевыми патрубками и муфтами. Последнее распространено в трубопроводах для транспортировки воды, воздуха или пара температурой не выше 50 градусов с обязательным уплотнением чугуна кожаным, резиновым или паронитовым кольцом.

Детали, изготовленные из латуни, немного весят и работают при высоких показателях сжатия, обеспечивая 100% перекрытие.

Герметизация в таких системах может обеспечиваться:

  • сильфоном;
  • диафрагмой;
  • сальником.

Типы запорной арматуры включают в себя также те специальные вентили, задвижки и заслонки которые эксплуатируются на трубопроводах, по которым движутся агрессивные вещества. Для таких изделий чаще всего используют устойчивую к кислоте и щелочи латунь.

Детали из сильфона применяют при необходимости обеспечения герметичности соединения, выдерживания высоких температур и предотвращения возможной утечки.

Антикоррозийные свойства также крайне важны для арматуры, используемой в агрессивных средах, поэтому зачастую допускается применение фланцевых, фарфоровых и диафрагмовых вентилей с резиновым покрытием.

Газовая запорная арматура

Газовая запорная арматура – неотъемлемая часть в газотранспортной системе, функция которой – включение или отключение газа, изменение направления его потока, управление давлением или количеством проходящего продукта.

К арматуре, которая будет использоваться в газопроводах, предъявляется требование к герметическому отключению существующих участков в газовых трубопроводах. Поэтому краны, задвижки, обратные клапаны и вентили должны пройти сертификацию и быть изготовлены из высококачественных материалов, ведь от их надежности зависит, не произойдет ли сбой в работе, который приведет к загрязнениям атмосферы или взрыву газа.


С этим читают