В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура распределяется на
В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура распределяется на
ГОСТ Р 55510-2013
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРИВОДЫ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Pipeline valves. Drives of rotary action
The connecting dimensions
Дата введения 2014-02-01
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Научно-производственная фирма "Центральное конструкторское бюро арматуростроения" (ЗАО "НПФ "ЦКБА") на основе СТ ЦКБА 062-2009 "Арматура трубопроводная. Приводы вращательного движения. Присоединительные размеры"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 259 "Трубопроводная арматура и сильфоны"
4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов:
ИСО 5210* "Арматура трубопроводная. Присоединительные размеры многооборотных приводов" (ISO 5210 Industrial valves - Multi-turn valve actuator attachments", NEQ);
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
ИСО 5211 "Арматура трубопроводная. Присоединительные размеры неполноповоротных приводов" (ISO 5211 "Industrial valves - Part-turn valve actuator attachments", NEQ)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на приводы и исполнительные механизмы вращательного действия (далее - приводы) (многооборотные и неполноповоротные, электрические, пневматические, гидравлические, а также редукторы) и устанавливает типы присоединений приводов к трубопроводной арматуре, присоединительные размеры приводов и размеры ответных присоединений управляемой ими трубопроводной арматуры.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 52720-2007 Арматура трубопроводная. Термины и определения
ГОСТ 22042-76 Шпильки для деталей с гладкими отверстиями. Класс точности В. Конструкция и размеры
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
привод: Устройство для управления арматурой, предназначенное для перемещения запирающего элемента, а также для создания, в случае необходимости, усилия для обеспечения требуемой герметичности затвора.
исполнительный механизм: Устройство для управления арматурой, предназначенное для перемещения регулирующего элемента в соответствии с командной информацией, поступающей от внешнего источника энергии.
3.3 многооборотный привод: Устройство, сообщающее арматуре крутящий момент, достаточный как минимум для одного оборота. Может обладать способностью выдерживать осевую нагрузку [1].
3.4 неполноповоротный привод: Устройство, передающее крутящий момент при повороте его выходного элемента на один оборот или менее, не обладающий способностью выдерживать осевую нагрузку [2].
3.5 редуктор: Механизм, предназначенный для уменьшения крутящего момента, необходимого для управления трубопроводной арматурой [2].
3.6 усилие осевое: Осевая сила, передающаяся через фланцы и соединения [1].
3.7 момент крутящий: Момент вращения, передаваемый через фланцы и соединения [1].
3.8 трубопроводная арматура (арматура): Техническое устройство, устанавливаемое на трубопроводах и емкостях, предназначенное для управления потоком рабочей среды путем изменения площади проходного сечения.
4 Типы присоединений
4.1 Схема присоединения привода к арматуре приведена на рисунке 1.
а) Соединение привода непосредственно с арматурой
б) Соединение привода с арматурой через переходник или редуктор
1 - привод для управления арматурой; 2 - опорная поверхность непосредственно на приводе, арматуре, на переходнике или редукторе; 3 - трубопроводная арматура; 4 - переходник или редуктор
Рисунок 1 - Схема присоединения привода к арматуре
4.2 Классификация типов присоединений
4.2.1 Устанавливаются три группы типов присоединений:
- типы присоединений МЧ, МК, АЧ, АК, Б, В, Г, Д многооборотных приводов;
- типы присоединений F07-F40 многооборотных приводов;
- типы присоединений F03-F60 неполноповоротных приводов.
4.2.2 Типы присоединений приводов к арматуре в зависимости от максимальных крутящих моментов и максимальных осевых усилий приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Типы присоединений приводов
Крутящие моменты и осевые усилия
для многооборотных приводов
для неполноповоротных приводов
максимальный крутящий момент, , H·м
максимальное осевое усилие,
, кН
максимальный крутящий момент,
, H·м
1. Классификация трубопроводной арматуры. Классификация и конструкция трубопроводной арматуры.
Трубопроводной арматурой называют устройства, монтируемые на трубопро-водах, котлах, агрегатах и других установках и предназначен¬ные для отключения, распределения, регулирования, смещения или сброса потоков сред.
В зависимости от области применения трубопроводную арматуру можно подразделить на промышленную, бытовую и лабораторную.
Промышленная арматура бывает общего назначения — для использо¬вания в различных отраслях народного хозяйства в том числе и в энергетике, и специальная — для работы в особых условиях (энергетическая для АЭС).
Арматура может быть управляемой и действующей автоматически. Управление арма-турой производится вручную или с помощью привода, действующего от постороннего источника энергии (электрического, пневматического, гидравлического). Автоматически действующая арматура (обратные и предохранительные клапаны.
Конденсатоотводчики, регуляторы давления, отключающие устройства и др.) срабатывает под действием сил, создаваемых давлением самой рабочей среды.
По характеру выполняемых функций арматура подразделяется на основные (запорная, регулирующая, предохранительная и разная) и дополнительные (запорно-регулирующая, распределительная, смесительная, защитная и др.) классы (табл. 1).
Таблица 1. Классификация арматуры по назначениюКласс арматуры
Тип
Назначение
Запорная
Краны, вентили, задвижки, затворы.
Для периодического включения или отключения потока среды (жидкости, пара, газа).
Регулирующая и дросселирующая
Регулирующие вентили, регулирующие клапаны, регуляторы питания, перелива и уровня.
Дроссельные вентили и клапаны, дросселирующие устройства, охладители пара, конденсатоотводчики.
Для изменения и поддержания в трубопроводе или резервуаре параметров среды и ее расхода.
Предохранительная
Клапаны импульсные, предохранительные, аварийные и обратные.
Для зашиты резервуара или трубопровода, находящегося под избыточным давлением, от чрезмерного повышения давления, а так же для предотвращения обратного потока среды.
Контрольная
Для контроля наличия и уровня среды.
Для автоматического удаления конденсата (воды) из паропроводов.
Защитная
Клапаны впускные, обратные, автоматические.
Для аварийного отключения подогревателей высокого давления.
В зависимости от направления потока среды арматуру подразделяют на проходную и угловую. В проходной арматуре (в отличие от угловой) поток не меняет направления движения на выходе. Проходная арматура обычно устанавливается на прямолинейных участках трубопровода, угловая — в местах его поворота.
В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапфовую, штуцерную и под приварку.
Специальная конструкция арматуры для АЭС отличается: отсутствием фланцев, как для соединения корпуса с крышкой, так и для присоединения корпуса арматуры к трубопро-воду (это позволяет наряду с увеличением надежности соединения в условиях больших давлений и температур уменьшить массу арматуры; кроме того, исключается обтяжка гаек. что является трудоемкой операцией); простотой формы корпусов и конструкции затворов; пере-дачей усилия шпинделя не на крышку, а непосредственно на корпус.
В зависимости от способа герметизации арматура может быть сальниковой, сильфонной, мембранной и шланговой. Трубопроводная арматура должна быть надежной в эксплуатации.
Под надежностью трубопроводной арматуры понимают ее способность выполнять требуемые функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.
Основные показатели надежности арматуры высоких и сверхвысоких параметров следующие: средний срок службы до списания — 25 лет; срок службы до первого капитального ремонта — 36 мес.
По конструкции присоединительных патрубков
По конструкции присоединительных патрубков ТА подразделяется на следующие основные группы:
Муфтовая ТА изготавливается на малые и средние диаметры (с условными проходами до 50 мм). Присоединительные концы муфтовой ТА имеют внутреннюю резьбу, как правило трубную, предназначенную для вворачивания трубы с концевой короткой резьбой. Муфтовое соединение обычно используют в литой арматуре, поскольку литьем легче получить нужную конфигурацию муфты (под ключ). В связи с этим основная сфера применения муфтовых соединений – арматура низких и средних давлений.
Муфтовая ТА изготавливается на малые диаметры. Как правило, на арматуре наносят внутреннюю трубную резьбу соответствующего диаметра, а снаружи присоединительные концы оформляются в виде шестигранника «под ключ». Размеры присоединительных концов ГОСТированы. Трубная резьба представляет из себя дюймовую резьбу с мелким шагом. Дюймовая резьба, в отличие от метрической, имеет при вершине профиля угол не 60°, а 55°. Мелкий шаг означает, что шаг резьбы и высота зубьев не зависят от диаметра трубопровода. Мелкий шаг применяется потому, что при выполнении на трубе резьбы с обычным шагом высота зубьев получилась бы такой большой, что превысила бы толщину стенки трубы.
Муфтовое соединение обладает рядом преимуществ. Оно технологично, резьба может формироваться различным способом - штамповкой, накаткой, нарезкой, причем нарезка может быть произведена простыми приспособлениями в условиях мелкой мастерской и даже дома. Муфтовое соединение легко и достаточно надежно герметизируется льняной прядью или лентой ФУМ. Для муфтового соединения трубопровода и арматуры не требуются дополнительные крепежные детали.
Вместе с тем этому виду соединения присущи и недостатки. Самый главный заключается в том, что вследствие нарезки резьбы уменьшается толщина стенки трубы, что приводит к снижению прочности и долговечности соединения. Это не позволяет нарезать резьбу на тонкостенных трубах. Кроме того, для выполнения соединения требуется большое усилие для наворачивания муфты на резьбу с уплотнительной подмоткой, причем это требуемое усилие резко возрастает при увеличении диаметра трубопровода. Поэтому для диаметров более 50 мм резьбовое соединение не применяют.
ФланцеваяТА (наиболее распространенная) имеет на присоединительных концах фланцы, представляющие из себя диск или квадрат с отверстиями под болты. Ответный фланец трубопровода должен иметь аналогичные присоединительные размеры. Её преимущества – возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, надежность герметизации стыков и возможность их подтяжки, большая прочность и пригодность для очень широкого диапазона давлений и проходов. К недостаткам способа следует отнести возможность ослабления затяжки и потерю герметичности со временем, повышенную трудоемкость сборки и разборки, большие габаритные размеры и массу. Фланцевая арматура выпускается на диаметры от 50 до 500 мм. Фланцы соединяются между собой болтами, между ними вставляется прокладка из различных материалов. Преимуществом фланцевого соединения является надежность, простота соединения, возможность многократной разборки и соединения.
Цапковая ТА имеет на конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, представляющее из себя два или более винтовых захвата. Ярким примером использования этого достаточно редкого соединения является пожарный гидрант, к которому при помощи цапки подсоединяют пожарный рукав. Для мелкой арматуры высоких давлений, которую обычно изготавливают из поковок или проката, чаще всего применяют цапковое соединение с наружной резьбой под накидную гайку.
Штуцерная арматура изготавливается на малые и сверхмалые диаметры. Штуцерное соединение представляет из себя пару, когда на арматуре на присоединительном конце нарезана наружная резьба, а трубопровод притягивается к ней при помощи накидной гайки. Для уплотнения соединения может быть использована прокладка или, если штуцер имеет на конце конус, то мягкая медная трубка может быть достаточно надежно герметизирована за счет плотного обжатия на конусе.
Под приварку подготавливают присоединительные концы арматуры больших диаметров, когда надежность всех других видов соединений становится недостаточной. Преимущества – это, прежде всего, абсолютная и надежная герметичность соединения, отсутствие необходимости подтяжки, большая экономия металла, снижение массы арматуры и трубопровода. Особенно эффективно применение арматуры с концами под сварку на таких трубопроводах, где сам трубопровод монтируется целиком при помощи сварки. Недостаток сварных соединений – сложность демонтажа и замены арматуры, так как для этого её приходится вырезать из трубопровода
Для арматуры больших и сверхбольших диаметров присоединительные концы подготавливают под приварку, то есть они представляют из себя просто отростки трубы, концы которых подготовлены под сварку - выровнена и зашлифована поверхность, снята требуемая фаска. При монтаже такие присоединительные патрубки просто привариваются к трубопроводу.
Как указывалось выше, размеры присоединительных концовдля муфтовой арматуры ГОСТированы и зависят только от условного диаметру ТА.
Размеры присоединительных фланцев могут быть различными даже при одинаковом диаметре трубопроводов, в зависимости от назначения арматуры и рабочего давления. Поэтому, при присоединении трубопровода к арматуре важно на трубопроводе установить именно такой фланец, который имеется на арматуре. Диаметры самих фланцев, размеры прокладок, размеры и количество отверстий под болты на фланцах приводятся в специальной литературе: справочниках проектировщика, справочниках по трубопроводной арматуре, каталогах арматуры. В некоторых случаях, когда не удается найти описание фланца для арматуры, единственным способом является натурный обмер фланца арматуры и изготовление ответного фланца по эскизным чертежам.
Запорно-регулирующая арматура. Типовые конструкции арматуры
Запорно-регулирующей (трубопроводной) арматурой (ЗРА) называют устройства, монтируемые на трубопроводах, емкостях, котлах и других агрегатах, предназначенные для отключения, распределения, регулирования, смешения или сброса потоков сред.
Путем изменения расхода транспортируемой среды при помощи ЗРА осуществляется регулирование различных параметров технологических процессов: давления, температуры, концентрации раз личных компонентов или количества подаваемого вещества.
По области применения ЗРА можно разделить:
- промышленная арматура общего назначения;
- промышленная арматура для особых условий работы;
Промышленная арматура общего назначения используется в различных областях техники. Изготовляется она серийно в больших количествах и предназначается для сред с часто изменяемыми значениями давлений и температуры. Этой арматурой оснащаются водопроводы, паропроводы, городские газопроводы, системы отопления и т. п.
Промышленная арматура для особых условий работы предназначается для эксплуатации при относительно высоких давлениях и температурах; при низких температурах; на коррозионных, токсичных, вязких, абразивных или сыпучих средах.
К этой арматуре относятся:
- энергетическая арматура высоких энергетических параметров,
- коррозионно-стойкая и т. п.
Специальная арматура разрабатывается и изготовляется по отдельным заказам на основании особых технических требований. Такая арматура часто изготовляется, например, для экспериментальных установок, уникальных систем, атомных электростанций и т. п.
Сантехнической арматурой оснащаются различные бытовые устройства. В связи с огромным количеством потребителей этой арматуры налажено ее массовое производство. Как правило, она имеет небольшие диаметры прохода и в основном управляется вручную, за исключением регуляторов давления и предохранительных клапанов для газа.
В зависимости от вида рабочей среды и ее параметров арматуру делят:
на паропроводную (для воды и пара),
По методу управления арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной или прямого действия).
Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выполняется по соответствующим командам извне в моменты времени, определяемые рабочими условиями и обстановкой.
Автоматически действующей называется арматура, рабочий цикл которой совершается под действием рабочей среды, без посторонних источников энергии. К управляемой арматуре относятся все типы запорной арматуры, регулирующие клапаны. К автоматически действующей арматуре относятся регуляторы давления, регуляторы уровня, конденсатоотводчики, обратные клапаны, предохранительные клапаны.
Применяются следующие виды управления арматурой:
- ручное управление с ручным приводом;
- ручное с механическим приводом;
- автоматическое управление с механическим приводом.
Во время технологических процессов с применением арматуры различают следующие виды регулирования:
- автоматическое и ручное;
- дистанционное и местное;
- непрерывное и периодическое;
- бесступенчатое и позиционное.
По функциональному назначению арматура делится на классы, основными из которых являются следующие.
Запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе; по количеству применяемых единиц составляет около 80 % всей арматуры. Характерным для этой арматуры является малое значение условного диаметра прохода (Dу ).
Регулирующая арматура предназначена для регулирования расхода рабочей среды с целью поддержания в необходимом диапазоне соответствующих параметров технологического процесса (температуры, давления, состава рабочих сред, участвующих в процессе).
Предохранительная арматура служит для предохранения обслуживаемого объекта от чрезмерного повышения давления путем выпуска избыточного количества рабочей среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны.
Защитная арматура предназначена для защиты оборудования от недопустимых воздействий рабочей среды. В отличие от предохранительной защитная арматура при возникновении аварийных ситуаций закрывается и отключает обслуживаемый участок, что предохраняет его от недопустимых воздействий. К защитной арматуре относятся защитные (отсечные) клапаны, обратные клапаны, отключающие клапаны.
Фазоразделительная и маслоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от фаз и состояния этих сред. К ней относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.
В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура может быть:
- с патрубками под приварку.
В зависимости от способа герметизации подвижного сопряжения шпинделя (штока) с крышкой арматура классифицируется:
По способу перекрытия потока среды арматура делится на следующие типы:
1) задвижка (затвор в виде диска, пластины или клина), которая перемещается возвратно-поступательно вдоль своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды;
2) клапан (затвор в виде тарелки или конуса), который перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока среды в седле корпуса арматуры; клапан, в котором затвор перемещается с помощью винтовой пары и управляется вручную, называется вентилем;
3) кран (затвор, имеющий форму тела вращения или части его), который поворачивается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно к оси потока среды;
4) заслонка (затвор, имеющий форму диска), которая поворачивается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или параллельно ей;
5) мембранный клапан (затвор в виде упругой мембраны), который перемещается вдоль оси потока в седле клапана.
Арматура каждого класса имеет следующие параметры и условия применения:
- условный проход Dу - номинальный внутренний диаметр трубопровода и ЗРА,
- давление рабочее рраб - наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается работа арматуры при рабочей температуре проводимой среды,
- давление условное ру - наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечивается длительная работа арматуры,
- давление пробное рпр - избыточное давление, при котором арматура должна подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и плотность материала водой при температуре не выше 100 °С.,
- температуру рабочую tраб ,
- температуру максимальную tmax,
- вид (конструкция) соединения с трубопроводом,
Рис. 1. Основные детали и части вентиля:
1 — корпус; 2 — затвор (золотник); 3 — крышка; 4 — сальниковая набивка; 5 — шпиндель; 6 — ходовая гайка; 7 — маховик; 8 — фланец сальника; 9 — нажимная втулка; 10 — седло корпуса
Классификация трубопроводной арматуры по материалу, конструкции корпуса и присоединительных патрубков
Материал корпуса делит трубопроводную арматуру на следующие основные группы:
- Стальной / углеродистая сталь
- Коррозионностойкий стальной
- Титановый
- Чугунный / серый чугун
- Из ковкого чугуна
- Из цветных металлов
- Из пластмасс
- Из керамики / фарфора
- Из чугуна с защитным покрытием: резина, пластмасса или эмаль
Конструкция корпуса трубопроводной арматуры подразделяет ее на следующие группы:
- Проходная арматура
- Угловая арматура
Проходная трубопроводная арматура – где оба присоединительных патрубка располагаются на одной оси или со смещением на параллельных между собой осях. Данный тип является наиболее распространенным типом корпуса ТА.
Конструкция присоединительных патрубков арматуры подразделяет ее на следующие группы:
- Муфтовая ТА
- Фланцевая ТА
- Цапковая ТА
- Штуцерная ТА
- ТА под приварку
Фланцевая трубопроводная арматура характеризуется наличием на присоединительных концах фланцев, которые представляют собой круг или квадрат с отверстиями под крепление. Ответный фланец, находящийся на трубопроводе, должен иметь соответствующие фланцу ТА присоединительные размеры.
Цапковая трубопроводная арматура имеет на своем конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, которое представляет собой 2-а и более винтовых захвата. К одному из образцов использования этого редкого соединения можно отнести пожарный гидрант, к которому именно при помощи цапки и присоединяют пожарный рукав.
Под приварку подготавливают присоединительные концы трубопроводной арматуры больших диаметров в тех случаях, когда надежность остальных видов трубопроводных соединений становится недостаточной.
Существуют следующие группы герметизации узла прохода шпинделя / штока через крышку или корпус арматуры:
- Сальниковая
- Сильфонная
- Мембранная
- Шланговая
Сальниковая трубопроводная арматура – в данном типе с целью уплотнения места прохода шпинделя / штока используют упругую сальниковую набивку. Эта набивка представляет собой пропитанную антисептическими и гидрофобными составами специальную формованную ленту из материалов, имеющих растительное происхождение. Эта набивка сжимается в направлении оси штока / шпинделя и расширяется в радиальном направлении из-за своих упругих свойств, при этом плотно заполняя все пространство зазора между стенкой и штоком. Данный тип уплотнения получил широкое распространение благодаря своей простоте,наряду с низкой стоимостью и возможностью ремонта.
ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
Развитие водопроводных и тепловых систем, внедрение энергосберегающих технологий, автоматизация жилищно-коммунального хозяйства, дало толчок к расширению номенклатуры разнообразных устройств, предназначенных для управления потоками рабочей среды транспортируемой по трубопроводам.
Такие устройства, применяемые для отключения, распределения, регулирования, смешения или сброса потоков сред, объединены под понятием трубопроводной арматуры.
Насыщение рынка зарубежными и отечественными образцами, большое разнообразие условий, в которых работает арматура, специфичность требований, предъявляемых к ней, вопросы надежности и долговечности, наличие большого количества конструктивных типов усложняют выбор арматуры для конкретных условий эксплуатации в современных системах.
Подавляющее большинство арматуры устанавливается на трубопроводах, и значительно меньшая часть монтируется непосредственно на котлах, аппаратах, установках и агрегатах.
Основными параметрами трубопроводной арматуры являются:
- диаметр условного прохода;
- условное давление;
- температура рабочей среды;
- рабочее давление;
- пробное давление.
Причем первые три характеристики являются общими для арматуры и трубопроводов.
Диаметр условного прохода (Dy) — номинальный внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливается арматура. Разные типы арматуры при одном и том же диаметре условного прохода имеют разные проходные сечения.
Условное давление — наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20С, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов.
Температура рабочей среды — наивысшая длительная температура перекачиваемой по трубопроводу среды (без учета кратковременных повышений температуры, допустимых техническими условиями).
Рабочее давление — наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температуре проводимой среды.
Пробное давление — избыточное давление, при котором арматура и соединительные части трубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и непроницаемость материала корпусных деталей при температуре не ниже 5С и не выше 70С, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.
Граничное отклонение значения пробного давления не должно превышать 15 %.
Условное давление является единственным параметром арматуры, гарантирующим ее прочность и учитывающим как рабочее давление, так и рабочую температуру. Условное давление соответствует допустимому для данного изделия рабочему давлению при нормальной температуре. При повышении температуры механические свойства конструкционных материалов ухудшаются. Поэтому для арматуры с высокой рабочей температурой допустимые рабочие давления ниже условных. Это понижение зависит от материала деталей арматуры и температурной зависимости прочностных свойств материала. Чем выше рабочая температура, тем ниже максимальное рабочее давление при одном и том же условном давлении.
Для внесения общей ясности в эксплуатационные и конструктивные особенности применения трубопроводной арматуры предлагается ее классифицировать по следующим параметрам:
- по способу перекрытия потока среды;
- по области применения;
- в зависимости от рабочей среды и ее параметров;
- по материалу корпусных деталей;
- по методу управления;
- по функциональному назначению;
- по способу присоединения к трубопроводу;
- по величине диаметра условного прохода;
- по величине условного давления.
Характеризуется арматура эксплуатационными и конструкционными свойствами. Эксплуатационные характеристики определяют область применения арматуры, конструкционные — особенности конструкции, влияющие на метод управления, монтажа, технического обслуживания и ремонта.
К эксплуатационным характеристикам относятся:
- класс арматуры;
- тип изделия;
- материал основных деталей;
- тип привода.
Конструкционными характеристиками арматуры являются:
- строительная длина;
- строительная высота;
- тип присоединительных патрубков;
- способ присоединения к трубопроводу;
- тип уплотнительных колец.
По способу перекрытия потока среды трубопроводная арматура подразделяется на следующие типы:
- задвижка — затвор в виде диска, пластины или клина, совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды (рис. 1). Принципиальная особенность задвижек та, что при их закрывании запорный элемент не преодолевает усилия от давления среды, так как он движется поперек потока. В задвижках при закрывании необходимо преодолевать только трение. Поэтому задвижки можно применять для самых больших проходов и рабочих давлений.
- клапан — затвор в виде тарелки или корпуса совершает возвратно-поступательное движение параллельно оси потока среды в седле корпуса арматуры (рис. 2).
- вентиль — клапан, в котором затвор перемещается с помощью винтовой пары и управляется вручную. Основное преимущество вентилей — отсутствие трения уплотнительных поверхностей, поэтому вентили применяют в самых ответственных трубопроводах высокого давления.
- кран — затвор, имеющий форму тела вращения (или его части), поворачивается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно к оси потока среды (рис. 3);
- заслонка — затвор, имеющий форму диска, поворачивается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или параллельно ей (рис. 4);
- мембранный клапан — затвор в виде упругой мембраны, перемещается вдоль оси потока в седле клапана (рис. 5).Мембранные клапаны особенно хорошо приспособлены для работы на агрессивных средах, потому что они не имеют сальника, а подвижные металлические элементы отделены от рабочей среды диафрагмой.
- шланговый клапан — перекрытие потока осуществляется путем пережима эластичного (резинового) шланга, внутри которого проходит транспортируемая рабочая среда (рис. 6). Главные преимущества шланговых клапанов: простота конструкции, эффективность работы в шламах и пульпах (где арматура большинства других типов неработоспособна), стойкость к коррозии и абразивному износу.
В зависимости от рабочей среды и ее параметров арматуру подразделяют на пароводяную (для воды и пара), энергетическую, нефтяную, канализационную, вентиляционную, криогенную, вакуумную, резервуарную.
По материалу корпусных деталей выделяют арматуру:
- стальную (из углеродистой или легированной стали);
- из коррозионностойкой стали;
- титановую;
- чугунную (из серого чугуна);
- из ковкого чугуна;
- цветных металлов;
- пластмасс;
- керамики (фарфор);
- стекла.
По функциональному назначению арматура делится на следующие классы:
- запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе;
- регулирующая арматура — для регулирования расхода рабочей среды с целью регулирования соответствующих параметров технологического процесса (температуры, давления, состава материалов, участвующих в процессе);
- распределительно-смесительная арматура используется для распределения потока среды по определенным направлениям;
- предохранительная арматура — для предохранения обслуживаемых объектов от чрезмерного повышения давления путем выпуска избыточного количества рабочей среды;
- защитная арматура предназначена для защиты оборудования от аварийных изменений параметров рабочей среды. В отличие от предохранительной, защитная арматура при возникновении аварийных условий закрывается и отключает обслуживаемый участок, чем предохраняет его от недопустимых воздействий;
- фазоразделительная и массоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения сред в зависимости от их фазы и состояния.
По области применения трубопроводную арматуру разделяют на следующие категории:
- Промышленная арматура общего назначения изготавливается серийно в больших количествах и предназначена для сред с часто применяемыми значениями давлений и температуры. Этой арматурой оснащаются водопроводы, паропроводы, городские газопроводы, системы отопления и т.п. Такая арматура широко представлена продукцией немецкого производителя ARI-Armaturen GmbH, польского — Zetkama, словенского — POLIX, украинского — корпорация «Киевская арматура». В основном это задвижки, запорные и регулирующие клапаны, редукционные клапаны давления, регуляторы температуры, предохранительные, балансировочные клапаны, конденсатоотводчики.
- Промышленная арматура для особых условий работы предназначена для эксплуатации при относительно высоких давлениях и температурах, при низких температурах, на коррозионных, токсичных, радиоактивных, вязких, абразивных или сыпучих средах. К этой арматуре относятся: арматура высоких энергетических параметров, криогенная, коррозионностойкая, фонтанная, арматура с обогревом, арматура для абразивных гидросмесей и для сыпучих материалов. Одним из крупнейших предприятий- производителей является ОАО «Ивано- Франковский арматурный завод» в Украине.
- Специальная арматура разрабатывается и изготавливается по отдельным заказам на основании особых технических требований (например, для экспериментальных и уникальных промышленных установок, в том числе и для атомных электростанций).
- Судовая арматура выпускается для работы в специфических условиях эксплуатации на судах речного и морского флота с учетом повышенных требований относительно минимальной массы, вибростойкости, повышенной надежности, особых условий управления и эксплуатации.
- Сантехнической арматурой оснащаются различные бытовые устройства: газовые плиты, ванные установки, кухонные раковины и т.д. В основном это шаровые краны, обратные клапаны, регуляторы давления, фильтры, регулировочные вентили. Такого типа арматура на нашем рынке представлена торговыми марками HERZ (Австрия), Danfoss (Дания) Heimeier, Oventrop (Германия), Far, Brandoni (Италия).
Применение того или иного вида арматуры определяется такими факторами, как: возможность и необходимость ручного или механического привода, дистанционного или автоматического управления, быстрота срабатывания, наличие в приводе аварийной системы с независимым источником энергии.
Таким образом, по методу управления арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной или прямого действия). Большинством производителей предусматривается конструктивно использование ручного или механического привода. Арматура с ручным приводом снабжается маховиком, маховиком и редуктором. В качестве механического привода может применяться электромеханический, электромагнитный, мембранный, поршневой и сильфонный. По конструктивному исполнению привод арматуры может быть насадным (блочным), встроенным и дистанционным. Такая универсальность присуща в основном регулирующим клапанам, регуляторам перепадов давлений, температур, которые участвуют в автоматизированных системах транспортировки нефтепродуктов, газа, системах отопления.
При регулировании технологических процессов с применением арматуры различают: автоматическое и ручное регулирование, дистанционное и местное, непрерывное и периодическое, бесступенчатое и позиционное.
Наиболее совершенным является дистанционное автоматическое непрерывное бесступенчатое регулирование. Наименее совершенным — ручное местное периодическое регулирование.
По способу присоединения к трубопроводу арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и с патрубками под приварку (приварную).
Фланцевая арматура имеет присоединительные патрубки, снабженные фланцами, муфтовая — муфты с внутренней резьбой. Арматура для канализационных сетей может иметь муфтовые патрубки без внутренней резьбы, конусные полости которых при соединении с трубопроводом герметизируются резиновым кольцом и заполняются уплотняющим материалом. Цапковая арматура имеет присоединительные патрубки с прокладочным уплотнением и наружной резьбой, штуцерная — с наружной резьбой без прокладочного уплотнения.
Арматура под приварку имеет присоединительные патрубки, предусмотренные и подготовленные для приварки к трубопроводу.
Не все конструкции арматуры можно устанавливать в любом рабочем положении на трубопроводе. В связи с этим трубопроводную арматуру можно разделить на конструкции, допускающие монтаж в любом рабочем положении, допускающие установку только в вертикальном положении на горизонтальном трубопроводе и допускающие установку только на вертикальном трубопроводе.
По величине диаметра условного прохода различают арматуру малых проходов (Dy ? 40 мм), средних походов (Dy = 50-250 мм) и больших проходов (Dy > 250 мм).
По величине условного давления арматуру можно разделить на три основные группы:
- низкого давления на Py 2 (1 МПа);
- среднего давления на 16 2 (1,6?6,4 МПа);
- высокого давления на 100 2 (10?100 МПа).
Условия работы арматуры определяются большим количеством факторов: рабочим давлением среды, рабочей температурой, физическими и химическими свойствами рабочей среды, колебаниями давления и температуры, периодичностью выполнения циклов срабатывания или переключений, типом привода, местоположением арматуры на трубопроводе, расположением на открытом месте или в закрытом помещении, климатическими условиями и т.д.
Правильный выбор конструктивного типа арматуры в значительной степени определяет безаварийную работу как отдельных технологических производств в целом, так и отдельных трубопроводов. Требования, предъявляемые к трубопроводной арматуре, чрезвычайно разнообразны. Вместе с тем явно проявляется тенденция резкого повышения срока эксплуатации, надежности и долговечности всех видов арматуры. Арматура линейной части газопровода должна обладать долговечностью порядка 10-20 лет, так как экономически замена такой арматуры обходится значительно дороже стоимости самой арматуры из-за необходимости остановки газопровода, сложности доставки арматуры на место и т.п.
Запорная арматура технологических трубопроводов нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств эксплуатируется в самых разнообразных режимах и условиях. Общими требованиями к такой арматуре, как правило, в этих случаях, являются взрывобезопасность (особенно это относится к электроприводу и электроавтоматике), герметичность затвора, прокладочных и сальниковых уплотнений, коррозионная стойкость материала основных деталей, стойкость уплотнений к углеводородным средам. Конструкция арматуры также должна отвечать требованию высокой пригодности к ремонту — легкости и удобству замены изношенных деталей. Эти же требования предъявляются при работе арматуры на агрессивных средах.
Тип и назначение трубопровода, долговечность и ремонтопригодность, надежность работы, а также вид арматуры и место ее установки в гидравлической системе определяют конкретные особенности применения и эксплуатации арматуры, а также характер требований, предъявляемых к ней.
Наконец, одним из решающих факторов при использовании является экономичность арматуры.
При этом должны учитываться цена арматуры, стоимость ее обслуживания, а также влияние арматуры на экономические показатели всего технологического процесса. Все эти характеристики должны быть обязательно связаны с расчетным сроком службы системы, где применяется арматура, а также с проектируемой в дальнейшем модернизацией или автоматизацией.
Таким образом, подводя итоги можно сказать, что трубопроводную арматуру следует выбирать в зависимости от:
Читайте также: