Справочник по трубопроводной арматуре

ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ (ЗАПОРНОЙ) АРМАТУРЫ

Применяемую на магистральных газопроводах запорную арматуру различают по конструктивным особенностям, условным проходу и давлению, приводной системе и прочим признакам.

Основные элементы запорной арматуры любого вида: запорный орган, привод и система управления. Запорное устройство представляет собой закрытый герметичный корпус, внутри которого размещен затвор. Для монтажа на трубопроводе корпус запорной арматуры как правило оснащен двумя, реже более, присоединительными патрубками. Затвор предназначен для герметичного разобщения частей трубопровода. Состоит он из запорного тела и седла, которые при герметичном разобщении частей трубопровода соприкасаются по поверхности, называемой уплотнительной, и образуют запорную пару. Привод представляет собой исполнительный механизм, перемещающий запорное тело внутри запорного устройства относительно седла открывая или закрывая арматуру. Система управления приводами (электропривод, пневмопривод, пр.) служит для подачи управляющего сигнала местно или дистанционно к исполнительному механизму с целью установки затвора в положение «открыть» или «закрыть».

Конструктивные особенности запорных устройств определяются направлением перемещения запорного тела относительно седла. По этому критерию различают следующие типы запорных устройств (запорной арматуры):

• вентильный, при котором запорное тело, представляющее собой затвор (золотник) , перемещается поступательно вдоль оси прохода седла; запорный узел такого типа называют вентилем, он имеет незначительный коэффициент трения, для него не требуются приводы большой мощности, недостаток – при изменении направления потока создается повышенное гидравлическое сопротивление;
• задвижечный, при котором запорное тело, представляющее собой клин или диск , перемещается в плоскости, перпендикулярной к оси прохода седла, и скользит по седлу; запорные устройства, работающие по этой схеме, применяют в задвижках различных моделей; задвижки имеют небольшое гидравлическое сопротивление и незначительный коэффициент трения, применение различного рода смазывающих материалов снижает эти (помимо этого смазка герметизирует затвор);
• крановый, при котором запорное тело, представляющее собой пробку , вращается в корпусе вокруг своей оси; особенность конструкции кранов, например пробкового крана — постоянный контакт запорного тела с седлом, это дает довольно высокий коэффициент трения, снизить который возможно применяя различные уплотнительные смазки; к арматуре этого типа относят шаровые краны, в которых запорное тело, имеющее форму шара, находится в постоянном контакте с двумя седлами;
• заслоночный, в этом случае поворотный затвор представляет собой диск, вращающийся вокруг оси, которая перпендикулярна к оси трубопровода; данный способ запирания применяется и во многих конструкциях обратных клапанов.

Условный проход — одна из основных характеристик запорной арматуры. Под условным проходом арматуры, фитингов и трубопроводов понимают минимальный внутренний диаметр указанных деталей, запорной арматуры — минимальный внутренний диаметр присоединительных концов. Условный проход обозначают через Ду (например условный проход 100 мм запишем так: Ду 100 мм) Условные проходы (в мм) для стальных и чугунных труб, арматуры, фитингов, а также для деталей машин, приборов и аппаратов, соединяемых с трубами и арматурой, могут быть следующими: 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400, 3000, 3400, 4000.

Условные проходы 32, 40, 65, 125, 350, 600 мм применяют редко.

Правильность выбора диаметра проходного канала запорной арматуры особо важна, если трубопровод, на котором осуществлен ее монтаж периодически подвергается внутренней чистке скребками. Проходной канал запорной арматуры отличается по форме и сечению. По этим параметрам арматура делится: с полностью открывающимся каналом или частично открывающимся. В свою очередь арматура с полностью открывающимся каналом бывает полнопроходной и полнооткрывающейся. Полнопроходная арматура (клиновые и параллельные задвижки, многие шаровые и некоторые пробковые краны) имеет цилиндрический проходной канал, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру трубопровода. Такой вид арматуры обладает низким гидравлическим сопротивлением, турбулентность потока минимальна. Соответственно она менее подвержена загрязнениям различными частицами, которые могут содержаться в рабочей среде, и обеспечивает беспрепятственное прохождение очистных скребков, шаров и других устройств.

Полнооткрывающаяся арматура (многие пробковые краны, вентили, некоторые шаровые краны и задвижки, арматура с проходным каналом в виде трубки Вентури) имеет канал, который по конфигурации и площади поперечного сечения отличается от канала трубопровода. Примером запорной арматуры с частично открывающимся каналом является трехходовой обратный клапан. Такая арматура применяется в случае, если разница давлений, связанная с уменьшением площади поперечного сечения проходного канала с площадью сечения присоединительных патрубков, не влияет на режим работы газопровода.

Условное давление (ГОСТ 356—80) зависит от рабочего давления, на которое рассчитано запорное устройство, температуры среды и свойств материала. За условное давление принимают наибольшее допустимое рабочее давление среды при температуре до 200°С — для стали, до 120 °С — для чугуна, бронзы и латуни. Запорную арматуру и соединительные части трубопроводов следует изготовлять На условные давления (в МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; 75; 80; 100; 160; 200; 250. Условное давление обозначают через р (например условное давление 80 МПа запишем так: ру80 МПа).

При эксплуатации арматуры учитывается факт снижения рабочего давления с увеличением температуры рабочей среды, вследствие изменения механических свойств металла. Проверку на прочность запорной арматуры, соединительных частей и трубопроводов проводят под пробным давлением, т. е. под избыточным давлением. Проверка на прочность и плотность материала изделия проводят на специальных стендах водой при температуре ниже 100 °С (гидроиспытание). Пробное давление зависит от условного давления.

Существуют особые условия эксплуатации арматуры, когда рабочее давление устанавливают органы технического надзора по специальным техническим условиям с поправочными коэффициентами. Это делается, когда арматура постоянно или периодически испытывает динамические нагрузки (гидроудар, вибрация от различных аппаратов, пульсирующие давления) или когда по трубопроводу перекачивают коррозионно-активный продукт.

Техническими стандартами и техническими условиями норматируются методы испытаний арматуры на прочность и герметичность, продолжительность испытаний, замена воды другими жидкостями, с более высокими показателями текучести, величина давления испытания при проверке на герметичность.

Монтаж запорной арматуры на трубопроводе может быть осуществлен разъемным соединением - муфтовым, цапковым, фланцевым, и неразъемным - сварным, паяным. Каждое из них имеет свои достоинства, недостатки, спектр применения. Арматура с патрубками под приварку чаще всего применяется на трубопроводах, работающих под давлением, т.к. сварное соединение обладает высокой прочностью и герметичностью. Но вместе с тем такая арматура должна применяться по максимальному сроку эксплуатации, поскольку затруднительно осуществлять демонтаж с трубопровода для текущего ремонта и доступ к изнашиваемым частям изделия ограничен.

Самое распространенное соединение арматуры с оборудованием и трубопроводами при помощи фланцевого соединения, размеры которого выбирают в соответствии с государственными стандартам. Демонтаж арматуры для замены или ремонта проводится достаточно быстро и не требует больших затрат. Арматура с муфтовым соединением может быть резьбовой или присоединяемой быстросъемными накидными муфтами. Резьба может быть внутренней или наружной. В основном муфтовая арматура, это арматура с небольшим условным проходом, применяется в том случае, когда в схеме монтажа предусмотрено достаточное пространство для работы с гаечными или газовыми ключами. Для тонкостенных труб, где применение фланцевой или резьбовой арматуры затруднительно, применяют арматуру с накидными быстросъемными. Муфтовые соединения применяют в основном для трубопроводов и арматуры диаметром до 50 мм.

Привод арматуры, выпускаемой отечественной промышленностью, может быть ручным, электрическим, пневматическим, электродвигательным, гидравлическим или электромагнитным (соленоидным). Арматуру с ручным приводом применяют на трубопроводах небольших диаметров или при редком открытии (закрытии) ее в процессе эксплуатации. В зависимости от требуемого усилия и скорости срабатывания запорного устройства привод осуществляют через шестеренчатый (червячный) редуктор или при помощи ручного насоса.