Виды запорной арматуры в нефтяной промышленности
Особенности трубопроводной арматуры для нефтепродуктов
Трубопроводная арматура — класс устройств, предназначенных для управления перемещением рабочей среды в трубопроводе. Они необходимы для обеспечения безопасной и надежной работы трубопроводной системы, бесперебойного функционирования узлов.
Разновидности трубопроводной арматуры
Арматура, используемая в нефтегазовой промышленности, подразделяется на следующие типы:
- Запорные устройства, предназначенные для полного перекрытия движения рабочей среды (задвижки, запорные клапаны и т. п.). Они герметично перекрывают проходное сечение, препятствуя перемещению нефти, нефтепродуктов или газа.
- Регулирующая арматуры, управляющая потоками нефтепродуктов. С ее помощью можно регулировать размер проходного отверстия для снижения давления в системе и контролировать другие характеристики потока (температуру, расход среды). , отвечающие за выброс рабочей среды или изменение движения потока при чрезмерном повышении давления в системе. Сброс среды продолжается, пока значения давления не опустятся до допустимых показателей.
- Контрольные устройства, предназначенные для контроля состояния рабочей среды в текущий момент времени.
Запорная арматура играет самую важную роль при устройстве трубопроводных систем, предназначенных для транспортировки нефтепродуктов. Она может подсоединяться к трубе с помощью фланцевого соединения или приварным способом.
Требования к трубопроводной арматуре
К трубопроводной арматуре, работающей с нефтью и нефтепродуктами, предъявляются особые требования:
- Точность регулировки и работа при конкретно заданных параметрах системы. Арматура должна работать исправно и не отходить от указанных характеристик. В противном случае это будет свидетельствовать о неисправности устройств.
- Прочность конструкции. Трубопроводная арматура должна хорошо сопротивляться механическим повреждениям и нагрузкам, не подвергаться деформациям. Стойкость к механическим воздействиям обуславливает долговечность устройств.
- Устойчивость к коррозионному поражению и температурным перепадам (в некоторых случаях). Стойкость к воздействию химически активных веществ продлевает срок службы изделий.
- Высокая герметичность. Арматура не должна допускать протечек нефтепродуктов во внешнюю среду. Герметичность относительно внутреннего объема — другой параметр, показывающий возможность вывода среды вне указанных параметров системы. Например, если рабочая жидкость/газ частично попадает в участки трубы, исключенные из системы. В нефтегазовой отрасли оба типа герметичности (внешняя и внутренняя) очень важны.
- Длительный срок эксплуатации без необходимости частого обслуживания и ремонта. Для этого требуется применять изделия, отличающиеся высокой стойкостью к химическому и механическому износу, изготовленные из износостойких материалов.
- Взрывобезопасность.
Особенности запорной арматуры для нефтепродуктов
Транспортировка нефтепродуктов, находящихся в жидком или газообразном состоянии, выполняется при высоком давлении в системе. Трубопроводная арматура, способная работать в таких условиях, изготавливается из чугуна и стали (нержавеющей, легированной, коррозионно-стойкой). При давлении среды более 1 МПа используется стальная арматура из-за лучшей работы при абразивно-жидкостном износе.
Функции, которые должна выполнять трубопроводная арматура, используемая в нефтегазовой отрасли:
- Остановка движения потока рабочей среды.
- Регулировка объема рабочей среды, проходящей через арматуру (контроль скорости потока и давления в системе).
- Изменение направления потока.
- Контроль, защита от избыточного давления или противодавления.
- Фильтрация примесей и мусора в системе для защиты оборудования от повреждений.
Подсоединение запорной арматуры к трубопроводу — фланцевое. Монтаж на трубе возможен в любом положении (если требования не регламентированы заводом-изготовителем).
Трубопроводная арматура может иметь разный тип управления. В случае нефтегазовой промышленности возможно применение изделий с ручным управлением маховиком или с электроприводом. Управление запорными устройствами, оснащенными электроприводом, осуществляется с помощью пульта ДУ или кнопочного поста, установленного рядом с управляемой арматурой.В нефтегазовой отрасли в качестве запорной арматуры широко применяются задвижки, предназначенные для остановки движения потока рабочей среды, а также клапаны следующих типов:
- Шаровой — препятствие движения жидкости, конденсата или газа.
- Поршневой — регулировка потока жидкостей, способных вызвать износ трубопровода. Монтируется в местах, где требуется свести к минимуму ремонт и обслуживание системы.
- Запорный — для герметичного перекрытия проходного отверстия трубопровода.
Возможна полная автоматизация эксплуатации трубопроводной арматуры. В этом случае применяется автоматизированная система управления технологическими процессами, оснащенная специальными датчиками. Они реагируют на изменение характеристик трубопроводной системы и немедленно реагируют, перекрывая или регулируя поток рабочей среды в зависимости от типа и назначения арматуры.
Трубопроводная арматура для нефтепродуктов
Для обеспечения безопасной и надежной работы предприятий нефтегазового комплекса используют различные виды трубопроводной арматуры. Особое внимание уделяется трубопроводной арматуре из износостойких материалов, которая обеспечивает надежное и безаварийное функционирование всех узлов и систем при транспортировке агрессивной и неагрессивной рабочей среды.
Типы трубопроводной арматуры
Арматура, предназначенная для нефтегазовой промышленности, подразделяется на следующие типы:
Она предназначенные для полного перекрытия потока рабочей среды (задвижки, запорные клапаны и т. п.). Запорные устройства также герметично перекрывают проходное сечение и останавливают поток нефти, нефтепродуктов или газа.
Данный вид трубопроводной арматуры управляет потоками нефтепродуктов и газа. Регулирующая арматура позволяет регулировать размер проходного отверстия для снижения давления в системе трубопроводов и контролировать другие характеристики потока рабочей среды, такие как температура, давление, количество и скорость перемещаемых нефтепродуктов и т.п.
Предохранительная арматура (Предохранительные клапаны).
Они отвечают за своевременный сброс или изменение движения потока рабочей среды при чрезмерном повышении давления в системе трубопроводов. Сброс среды будет продолжаться до тех пор, пока значения давления не придут в норму и не опустятся до допустимых показателей.
Эти изделия трубопроводной арматуры предназначены для контроля за характеристиками рабочей среды в данный момент времени.
При устройстве трубопроводных нефтегазовых систем, предназначенных для транспортировки нефтепродуктов, запорно-регулирующая арматура играет самую важную роль. Присоединяется арматура к трубопроводу с помощью фланцевого соединения или приварным способом.
Требования к нефтегазовой трубопроводной арматуре
К трубопроводной арматуре, используемой в трубопроводах, транспортирующих нефть, нефтепродукты и газ, предъявляются особые требования:
Трубопроводная арматура должна отлично противостоять механическим повреждениям и нагрузкам. Также она не должна подвергаться деформациям. Стойкость к механическим воздействиям обеспечивает долговечность изделия.
Устойчивость к коррозионному поражению и температурным перепадам.
Стойкость к воздействию химически активных сред увеличивает срок службы трубопроводной арматуры.
Высокий класс герметичности.
Арматура ни в коем случае не должна допускать протечек нефтепродуктов и газа во внешнюю среду. Это внешняя герметичность. Другой параметр герметичности – это внутренняя герметичность относительно внутреннего объема, который показывает возможность вывода среды вне указанных параметров системы. В нефтегазовой промышленности очень важны оба параметра, как внешняя, так и внутренняя герметичность.
Точность регулировки и четкая работа запорно-регулирующей арматуры при конкретно заданных параметрах.
Арматура обязана работать точно, бесперебойно и не отклоняться от заданных характеристик.
Длительный срок эксплуатации.
Трубопроводная арматура для нефтегазовой промышленности должна исправно эксплуатироваться довольно долгий период времени без необходимости частого обслуживания и ремонта. Поэтому она изготавливается из износостойких материалов, отличающихся высокой стойкостью к химическому и механическому износу.
Особенности нефтегазовой трубопроводной арматуры
Нефтепродукты, находящихся в жидком или газообразном состоянии, транспортируются по системе нефтегазовых трубопроводов при высоком давлении. В зависимости от рабочей среды, рабочего давления и температуры транспортируемой среды, трубопроводную арматуру изготовляют из различных материалов: чугун, легированная сталь, коррозионно-стойкая сталь. При давлении свыше 1 МПа используется стальная арматура. Это обусловлено тем, что сталь в условиях абразивно-жидкостного износа гораздо эффективней.
Назначение трубопроводной арматуры, используемой в нефтегазовой отрасли:
- Полное перекрытие движения потока нефти, нефтепродуктов и газа.
- Регулировка объема рабочей среды, проходящей через устройство, а именно: контроль скорости потока и рабочего давления в системе трубопроводов.
- Изменение направления потока рабочей среды.
- Контроль и защита от избыточного давления или противодавления.
- Фильтрация частиц мусора и примесей в трубопроводе для защиты от преждевременного износа и повреждения оборудования.
Монтаж запорно-регулирующей арматуры на трубопроводе возможен в любом положении (если требования не регламентированы заводом-изготовителем).
Типы управления запорно-регулирующей арматурой для нефтегазовой отрасли
Трубопроводная арматура имеет различные типы управления. В случае с арматурой для нефтегазовой отрасли применяются устройства с ручным управлением (маховиком, штурвалом) или с электроприводом. Запорно-регулирующая арматура оснащенными электроприводом, управляется с помощью пульта ДУ или кнопочного поста, который установлен рядом с управляемым устройством.
Также присутствует возможность полной автоматизации управления эксплуатации запорно-регулирующей арматуры. Для этого применяется автоматизированная система управления технологическими процессами, оборудованная множеством специальных датчиков. Они отслеживают любое изменение характеристик в процессе транспортировки нефтепродуктов и газа в трубопроводной системе и немедленно реагируют, перекрывая, открывая или регулируя параметры потока рабочей среды в зависимости от типа и назначения устройства.
Требования к изготовлению трубопроводной запорно-регулирующей арматуры, используемой в нефтегазовой промышленности, изложены в следующей нормативной документации: ГОСТ 34029-2016, ГОСТ Р 55020-2012.
Разновидности задвижек для нефтепродуктов: разъясняем основательно
Для трубопроводов разного назначения используются различные виды запорной арматуры. Чтобы корректно подобрать устройство для той или иной трубопроводной системы, необходимо знать предназначение арматуры и ее технические характеристики. Рассмотрим основные виды запорных устройств более подробно.
Трубопроводная арматура для перекрытия потока
Область применения
Задвижки используют в качестве запорной и регулирующей поток арматуры в трубах, иногда с их помощью управляют объемом подачи за счет снижения условного диаметра прохода.
Задвижки редко применяются в быту, в основном они служат для регулировки водо- и газоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, в магистралях для транспортировки газа, нефти, пищевой и химической промышленности при подаче технологических компонентов в производственном процессе.
Запорные элементы используют на трубопроводах с большими условными диаметрами прохода, применяемые материалы изготовления – недорогие черные и цветные металлы в различных сочетаниях.
Рис.1 Запорное оборудование для водоснабжения
Устройство и принцип действия
В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже справа он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). Внутри корпуса расположены, как правило два седла, параллельно или под углом друг к другу (как на рисунке), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение (см. поясняющий чертёж) наиболее распространено и применяется при управлении вручную или электроприводом. При использовании гидро- или пневмопривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — проходит через крышку и сальник (который в основном применяется в качестве уплотнительного устройства в задвижках) для соединения с элементом управления задвижкой (в данном случае штурвалом).
Что такое задвижки: назначение и основные конструктивные элементы
Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия или регулирования потока вещества, проходящего по магистрали. Они могут работать в среде с газообразными, сыпучими, жидкими веществами различной вязкости и химической активности.
Основными конструктивными элементами в системе задвижки любой конструкции являются:
- Корпус. Состоит из основной части и крышки, первая помещается непосредственно в магистраль, а вторая служит для крепления и управления перемещением запорного элемента. Корпус выполняют из металла: стальных сплавов, нержавейки, латуни, алюминия, ковкого чугуна, последний покрывают антикоррозионными слюдосодержащими красками или эпоксидными грунтовками.
- Запор. Элемент (заслонка) имеет конструктивное исполнение в виде металлического клина, шибера, диска или гибкой трубы из эластичных материалов, для повышения герметичности металл иногда покрывают резиной (эластомер). При перемещении узел плотно входит в профильное седло, расположенное в корпусе, и герметично перекрывает канал.
- Приводная система. Предназначена для управления перемещением заслонки в узле, представлена механическими конструкциями в виде маховика, перемещающегося на выдвижном или стационарном штоке, также используются пневматический, электрический и гидравлический приводы.
Разновидности арматуры запорного типа
Различают следующие типы запорной трубопроводной арматуры:
- краны;
- вентили (клапаны);
- задвижки;
- заслонки.
Классификация кранов
Запорные краны преимущественно предназначены для бытовых трубопроводов с малым давлением.
Устройство запорной арматуры-крана следующее:
- корпус;
- запорный элемент;
- рукоять;
- набор уплотнительных прокладок.
Элементы, входящие в состав запорного крана
Классификация устройств может быть произведена по нескольким признакам:
- типу запорного элемента;
- методу установки.
Элементом, перекрывающим поток проходящей среды, может быть:
- шар. В соответствие с этим кран носит название шаровой (рисунок выше);
- конус в виде пробки (пробковый кран).
Запорный кран пробкового вида
Крепиться к трубопроводу краны могут:
- муфтовым способом. Фиксирующие гайки наворачиваются на подготовленную на трубе резьбу;
Кран, устанавливаемый на резьбу
- фланцевым способом. В качестве фиксирующих элементов выступают фланцы, соединяемые между собой болтами;
- методом сварки.
Устройства, устанавливаемые на фланцы и методом сварки
Каждый кран имеет свое условное обозначение. На маркировке, нанесенной на корпус устройства, в обязательном порядке отражаются:
- диаметр условного прохода (DN);
- условное давление, на которое рассчитано устройство (РN);
- материал, примененный для изготовления крана;
- предприятие-изготовитель;
- дополнительные справочные материалы (дата изготовления, номер партии и так далее).
Условные обозначения основных параметров крана
Если знать маркировку, то всегда можно самостоятельно подобрать запорное устройство.
Использование вентилей
Запорный клапан (вентиль) состоит из корпуса с двумя концами для крепления устройства и седла, перекрываемого затвором.
Клапан для перекрытия трубопровода
Основная отличительная особенность вентиля от крана – это высокий класс герметичности, что позволяет использовать устройство на газопроводах.
Клапан, как и кран, может присоединяться к трубопроводу при помощи муфт, фланцев или сварки.
Выпускаются вентили, приводимые в действие:
- маховиком (ручное управление);
- электроприводом (электронное управление), в том числе и с помощью дистанционного пульта управления.
Маркировка запорной арматуры – вентиля также содержит:
- условное обозначение модели устройства;
- проход;
- обозначение типа присоединения к трубопроводу;
- давление;
- материал исполнения;
- климатическое исполнение;
- документ, на основании которого вентиль изготовлен.
Обозначение параметров вентиля
Предназначение и разновидности задвижек
Наиболее часто используемым элементом любых трубопроводов является задвижка. Устройство представляет собой корпус и крышку, между которыми располагается затвор.
Простейший вид запорной арматуры
Назначение запорной арматуры — задвижки – любые трубопроводы, диаметр которых варьируется от 15 мм до 2000 мм.
Преимуществами устройства, по сравнению с другими видами запорной арматуры, являются:
- простота обслуживания и конструкции;
- небольшие размеры;
- малое сопротивление.
Задвижки могут изготавливаться из следующих материалов:
- стали;
- чугуна;
- цветных металлов и сплавов из них.
Управление задвижками происходит:
- ручным способом (вращением рукояти);
- электроприводом;
- гидроприводом.
Задвижки с электроприводом или гидроприводом преимущественно устанавливаются на промышленные трубопроводы.
Обозначение запорной арматуры (задвижки) определяет:
- вид и наименование устройства;
- условный рабочий диаметр;
- максимальное давление в системе;
- тип привода;
- положение устройства в рабочем состоянии;
- категорию размещения;
- климатическое исполнение;
- тип соединения устройства с трубопроводом.
Обозначение параметров задвижки
Назначение заслонок
Запорным элементов в заслонке является диск, который вращается вокруг оси.
Разновидность запорной арматуры для трубопровода
Заслонки преимущественно используются на трубопроводах, имеющих большой диаметр и находящихся под небольшим давлением, так как класс герметичности устройства достаточно низкий.
Заслонка может управляться:
- маховиком, приводящим в действие ось вращения (ручное управление);
- гидроприводом;
- электроприводом.
В большинстве случаев корпус запорного устройства изготавливается из чугуна, а поворотный диск – из стали.
- методом сварки;
- фланцевыми крепежами.
Заслонки могут использоваться в трубопроводах с химическими жидкостями и канализационных системах. Для водоснабжения или отопления практически не применяются.
Марка запорной арматуры — задвижки, а так же номер партии, диаметр, давление и область определения обозначаются на корпусе устройства аналогично ранее приведенным схемам.
Условные обозначения запорной арматуры
Каждый вид и подвид запорной арматуры, применяемой при строительстве трубопровода, имеет свое условное обозначение, которое облегчает строителям выбор устройства.
Например, вентиль проходной обозначается двумя, соединенными между собой вершинами, треугольниками.
Как обозначается иная арматура указано на рисунке ниже.
Условные обозначения основных видов запорной арматуры
Таким образом, каждый вид запорной арматуры предназначается для определенных трубопроводов. Чтобы подобрать наиболее подходящее устройство, можно воспользоваться маркировкой, которая наносится на корпус изделия или указывается в схеме трубопровода.
Клиновые задвижки
Распространенная конструкция — задвижка клиновая, у которой уплотнительные поверхности затвора расположены под углом друг к другу, а запирающий или регулирующий элемент выполнен в форме клина.
Закрепленный на шпинделе затвор, приближаясь к седлу в положение «закрыто», благодаря конусной поверхности, словно прилипает к нему, обеспечивая высокую герметичность. В зависимости от конструкции затвора различают клиновые задвижки с цельным (сплошным) или упругим клином и двухдисковые.
Задвижка клиновая, запирающий элемент которой состоит из двух дисков, соединенных между собой упругим элементом, или из двух жестко соединенных дисков с возможностью их деформации для обеспечения уплотнения в затворе, носит название задвижки с упругим клином.
Клиновая задвижка, у которой запирающий элемент выполнен из двух соединенных между собой дисков, самоустанавливающихся относительно седел корпуса, называется клиновой двухдисковой задвижкой.
Задвижка с цельным жестким клином – надежная конструкция, обладающая повышенной герметичностью. Но при этом не исключены такие негативные проявления, как повышенный износ уплотнительных поверхностей, возможность заедания клина в закрытом положении, необходимость индивидуальной подгонки седел и клина (это усложняет ремонт, но иначе не получится обеспечить требуемую герметичность).
Упругий клин задвижки позволяет добиться высокой герметичности, исключает прикипание при высоких температурах, нуждается в минимальных управляющих усилиях.
Преимущества двухдисковых клиновых задвижек — герметичность на входе и выходе.
Выбор конструкции заключается в нахождении оптимального баланса между разными факторами. Например, задвижки с цельным клином имеют меньшую металлоемкость, зато двухдисковые позволяют с минимальными трудозатратами добиться требуемой герметичности. Что важнее — функциональные показатели задвижки, цена (задвижка с жестким клином стоит дешевле, чем с упругим или двухдисковым) или вес задвижек зависят от конкретных условий.
Минусы
При изготовлении запорной арматуры для удешевления часто используют чугун, подобные конструкции имеют следующие недостатки:
Рис. 5 Принцип работы затвора клинового типа
Материалы и способы изготовления
Уплотнительные поверхности задвижек изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наплавкой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может покрываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).
Задвижки с корпусами из чугуна и алюминиевого сплава выполняются при помощи литья. Этим же способом изготавливаются и стальные задвижки, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сварки заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют штампосварными. По своим характеристикам, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При этом технология сварки и методы контроля сварных соединений обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику.
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.
Задвижки для трубопроводов – виды и классификация
Задвижные узлы имеют разные конструктивные и физические параметры, по конструкции и классификации задвижек их подразделяют на следующие классы:
- По технологии изготовления корпуса:
- Сварные.
- Литые – основной метод формообразования корпусов.
- Кованые или штампованные – технология применяется для создания высокопрочных корпусов, детали соединяются между собой сваркой.
- Комбинированные – производятся из кованых и штампованных деталей посредством сварки.
- По типу уплотнения:
- Графитоармированные, жидкометаллические.
- Сальниковые – подвижной шпиндель или шток отделяется от рабочей среды сальниковой прокладкой, пропитанной маслом и сжатой накидной гайкой или специальной деталью – сальником.
- Сильфонные – герметичность достигается за счет использования гофрированных упругих оболочек из металлических и синтетических материалов.
Рис. 6 Разборка клиновидной системы (корпус, вид клина задвижки)
- По типу передачи усилия к заслонке:
- Вращательное – применяется в ручных механических системах, где винтовой шпиндель перемещается за счет маховика.
- Поступательное – шток имеет цилиндрическую форму и перемещается за счет передачи ему усилия гидравлическим или электрическим способом.
- По типу привода:
- Ручной – для передачи усилия используют маховик и шпиндель с резьбой.
- Электрический – управление задвижкой происходит перемещающимся шпинделем, который является якорем электрокатушки.
- Гидравлический – на подвижный шток с заслонкой, помещенный в герметичный цилиндр, оказывает давление гидравлическая жидкость.
- Пневматический – шпиндель передвигается за счет давления на его поверхность сжатого воздуха.
- По конструктивному исполнению затворного узла:
- Клиновые. Затвор имеет клиновидную форму, при опускании располагается между двумя наклонными седельными поверхностями.
- Параллельные (одно- или двухдисковые, шиберные). Затворный элемент сделан в форме плоского диска или шибера, которые запирают канал, опускаясь в небольшие профильные углубления в корпусе.
- Шланговые. При работе системы затворный механизм сдавливает эластичный резиновый шланг, перекрывая тем самым канал движения вещества.
- Поворотные. Запорный элемент в виде диска располагается в канале трубы на его центральной линии, при работе он разворачивается вокруг центральной оси и перекрывает поток проходящего вещества.
Поворотные
Устройство такого типа называют дисковым поворотным затвором, при работе диск располагается в потоке вещества и перемещается по его направлению. Диски используются в системах с диаметром трубопроводов до 1200 мм. при температурах среды от -200 до +450 С. и давлении до 600 бар. Устройство имеет простую конструкцию, малые размер и массу, хорошо герметизирует перекрываемый канал, легко ремонтируется. К недостаткам относят высокое сопротивление потоку, работу только в одну сторону, невозможность использования в среде с повышенной вязкостью и загрязненностью.
Маркировка
Маркировка задвижной трубопроводной арматуры регламентируется в соответствии с ГОСТ 4666-75, она выполняется на корпусе или табличке с указанием следующих данных:
- наименование предприятия;
- давление, температура;
- проходной диаметр;
- марка стали в случае использования материалов со специальными свойствами (повышенной коррозионной, температурной стойкостью);
- знак качества при его наличии.
Рис. 12 Примеры маркировки
Монтаж запорной арматуры в системах водоснабжения
Установка задвижки в магистральный трубопровод промышленного назначения проводится квалифицированными специалистами, при этом наиболее часто используется соединение элементов друг с другом с помощью фланцев. При проведении работ в водопроводной магистрали действуют, соблюдая следующие особенности установки:
- Съем запорной арматуры водопровода проводят только при отсутствии рабочей жидкости в системе, при необходимости трубы в местах соединений защищают от грязи, окалины, известкового налета.
- Перед монтажом запорной арматуры проверяет качество фланцев – фланцевая шайба не должна иметь трещин, царапин, выемок и прочих дефектов.
- Запорная арматура водопровода размещается на строго прямолинейной части магистрали и ровных участках земной поверхности – это позволяет избежать чрезмерных напряжений в местах изгибов и перекосов, вызывающих протечки. При монтаже тяжелых узлов используется дополнительные жесткие опоры.
- При эксплуатации не допускается прилагать чрезмерное усилие к маховикам, посредством которых приводятся в действие запорные заслонки – это может привести к поломкам и трещинам.
- Монтаж следует проводить с обвязкой мягким стропом, избегая крепления за шток или штурвал и стараясь не повредить защитное покрытие – это приводит к преждевременной коррозии. Падение с высоты и механические удары недопустимы.
Рис. 13 Способы монтажа и настройки запорных устройств
Перед выбором запорной арматуры необходимо учитывать ее характеристики в соответствии с ГОСТ – наиболее высокими параметрами обладают стальные промышленные изделия. Для бытового использования подходят задвижные узлы для трубопроводов из цветных металлов – они имеют небольшие размеры условного прохода и доступный монтаж с помощью резьбовых муфт.
Разновидности задвижек для нефтепродуктов
При транспортировке нефти и нефтепродуктов часто возникает необходимость регулирования их потока, а некоторых ситуациях – и полное его перекрытие. Эту функцию в трубопроводах выполняет запорная арматура. Чаще всего применяются задвижки, общему описанию которых и посвящена эта статья.
Содержание статьи- Область применения и особенности
- Стальные задвижки
- Чугунные задвижки
Область применения и особенности
Несмотря на кажущуюся простоту, запорная арматура имеет достаточно сложную конструкцию, поскольку от качества её работы зависит очень многое. Прочность и долговечность задвижек являются основными критериями их качества.
По принципу своей работы они делятся на клиновые и параллельные.
Клиновые представляют собой запорными устройства, которые перекрывают поток с помощью сдвига затвора в плоскости, перпендикулярной перекрываемому потоку. Уплотнительные поверхности в затворе такого типа расположены под углом друг к другу.
Сами клинья бывают:
- цельными упругими;
- цельными жесткими;
- двухдисковыми.
Вне зависимости от типа, клинья покрывают высоколегированной сталью, что дает возможность заменять сальниковую набивку, не прерывая работы.
Отличие параллельных типов от клиновых в том, что в них уплотнительные поверхности затворов располагаются не под углом, а параллельно друг другу.
Параллельные типы этой запорной арматуры также бывают шиберные (с одним диском) и двухдисковые.
Также задвижки различаются по направлению движения их шпинделя. По этому параметру их делят на две группы: с выдвижным шпинделем и с вращающимся невыдвижным.
В конструкциях с выдвижным шпинделем при открытии или закрытии затвора шпиндель совершает поступательное или поступательно-винтовое движение, при этом выдвигаясь из корпуса. Как правило, такие конструкции отличаются достаточно большими габаритными размерами.
Конструкции с невыдвижным вращаемым шпинделем – меньше по своим размерам и применяются в основном в потоках, не вызывающих коррозию. При закрытии затвора в них шпиндель из корпуса не выдвигается.
По материалу своего изготовления задвижки делятся на стальные и чугунные.
Стальные задвижки используются для перекрывания жидких и газообразных потоков в условиях перепадов давления.
И стальные, и чугунные виды этой запорной арматуры – ремонтопригодные изделия.
Этим типом трубопроводной арматуры, вне зависимости от диаметра, можно управлять как вручную (с помощью физической силы), так и автоматически (при помощи электропривода).
Второй способ управления чаще всего применяется на больших диаметрах, когда перекрытие потока вручную требует слишком больших усилий. Кроме того, автоматическое управление удобнее, так как дает возможность одним нажатием кнопки не только полностью опустить или поднять затвор, но и остановить его в любом промежуточном положении.
Автоматика также без участия человека отключает электропривод, если затвор дошел до своего крайнего положения. При наличии специального датчика положения, на пульте управления отражается степень перекрытия прохода.
В общем, задвижки обладают рядом несомненных преимуществ перед другими видами запорной арматуры:
- они обеспечивают подачу потока в любом необходимом направлении;
- строительная длина – невелика;
- есть возможность перекрытия с их помощью не только жидких, но и вязких потоков.
- малое значение гидравлического сопротивления.
Стальные задвижки
Их используют в основном как трубопроводную запорную арматуру, затвор которой работает крайних положениях ( «открыто»/«закрыто»).
Как регулирующая запорная арматура они используются только в незамкнутых гидравлических системах, номинальное давление которых не превышает 1 атмосферу.
Все они условно разделяются на типы по следующим критериям:
- тип применяемого затвора;
- тип ходового узла (шпинделя);
- тип используемого привода;
- способ присоединения к трубопроводу;
- способ изготовления.
Клиновые стальные задвижки бывают жесткими и составными.
Для того, чтобы избежать заклинивания пи высоких температурах, были сконструированы составные конструкции с двухдисковыми затворами. В конструкциях параллельного типа может быть один диск (шиберная) или два. Во втором варианте между запорными дисками вставляется распорный элемент (клин либо пружина).
Ходовой узел (шпиндель) может быть как выдвижным, так и невыдвижным (вращательным).
Выдвижной шпиндель при перекрывании потока совершает либо поступательное, либо поступательно-вращательное движение. Вращательный шпиндель отсекает поток посредством только вращательного движения. Первый тип конструкции считается более долговечным, поскольку во время работы ходовая резьба не в входит в прямой контакт с рабочей средой в трубопроводе. Ходовая резьба конструкций с невыдвижным шпинделем постоянно контактирует с рабочей средой. Преимуществом второго типа являются их значительно меньшие габариты, что дает возможность их применения в условиях ограниченного пространства.
Движение затвора может обеспечиваться как вручную, так и с помощью электрического привода. Для ручной подачи затвора в конструкциях с большими диаметрами применяются редукторы с несколькими передачами, что значительно снижает степень физического усилия.
По типу присоединения к трубопроводу задвижки делятся на фланцевые и ввариваемые (сварные).
По способу своего изготовления стальные задвижки делятся на:
- цельнолитые;
- сварные;
- штампованные.
Наиболее распространены литые виды, как наиболее надежные.
Как и любые другие трубопроводные элементы, стальные задвижки обладают как рядом преимуществ, так и некоторыми недостатками (по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры).
К основным преимуществам относятся: простота использования конструкции; низкий уровень гидравлического сопротивления; малая строительная длина. Основные недостатки: длительное время процесса открытия/закрытия, большая строительная высота, невозможность регулирования скорости потока в трубопроводе.
Чугунные задвижки
Широко применяются на трубопроводах диаметров от 50 до 3000 миллиметров. Основные достоинства – простота использования конструкции и низкий уровень гидравлического сопротивления, чем и вызвано их широкое применение на магистральных трубопроводах, в которых жидкая рабочая среда движется с большой скоростью.
Чугунные задвижки бывают полнопроходными или суженными.
Полнопроходные имеют стандартный диаметр прохода, что позволяет снизить в них показатель гидравлического сопротивления. Суженные конструкции в основном применяются в трубопроводах с ограниченной скоростью движения рабочей среды.
Основные виды запорной арматуры для нефтегазовой отрасли
На трубопроводах в нефтегазовой отрасли используется различная запорная арматура. Она нужна для полного или частичного перекрытия газового или нефтяного потока, поступающего по трубопроводу. Арматура изготовляется по современным технологиям, используются только качественные материалы. Это особенно важно, потому что элементам запорной арматуры нужна повышенная надежность в условиях эксплуатации при повышенных давлениях.
Для трубопроводов предназначается в зависимости от среды (газовая, нефтяная) либо клиновый, либо шиберный тип задвижек, а также же шары крановые. Трубопроводные магистрали бывают разных диаметров, от этого зависят и показатели рабочего давления, на которое рассчитывается та или иная запорная арматура. Модели обозначают по такой системе: DN (диаметр магистрали) PN (избыточное давление). Каждый номер, например 720-, имеет свое значение, задвижка клиновая DN720- PN40, и так по каждой позиции запорной арматуры.
Конструктивно модели арматуры различаются в зависимости от технических характеристик и потребностей эксплуатации в конкретных условиях. Самыми распространенными типами запорной арматуры являются:
- задвижка клиновая;
- задвижка шиберная;
- шаровый кран.
Все три разновидности конструктивно делятся на подземный или надземный вариант, они отличаются высотой колонны, установленной сверху корпуса запорного оборудования. Также есть различия в способе закрытия – ручной с помощью маховика, или электроприводом через редукторы.
Запорная арматура
Запорная арматура - это один из важнейших компонентов любых трубопроводов и похожих инженерных систем.
Арматура также нашла свое применение при перекрытии потоков жидкостей, пара или же газов в различных состояниях.
Существует множество видов запорной арматуры, основными из которых являются :
- задвижки;
- затворы;
- краны;
- клапаны.
Задвижки представляют собой элементы, которые перекрывают поток в трубопроводе перпендикулярно направлению движения.
Задвижки представляют из себя пластину, которая способна перегораживать трубу.
Поворотные запоры - это также задвижки, но имеющие форму диска и расположенные внутри трубы параллельно оси.
Если возникают такие потребности, то поворотные запоры могут спокойно развернутся перпендикулярно оси трубы и перекрыть трубопровод.
Такие механизмам характерен специфический недостаток, а именно под влиянием активных действий, задвижки могут смещаться.
Чтобы не допустить такое явление, применяйте запорные клапаны.
Запорные клапаны особенны тем, что имеют специфическую резьбу, вследствие чего положение клапана будет сохраняться.
Задвижки и запорные клапаны просто управляют средой по принципу "открыто-закрыто".
Обратные клапаны используются для ситуаций посложнее, в которых нужно обеспечить движение среды только в одну сторону.
Обратный клапан пропускает среду только в одну сторону: если направление потока меняется, то клапан закрывается.
Предохранительные клапаны характеризуются тем, что под давлением открываются и выпускают часть среды.
Часто применяются в местах, где существует высокая вероятность аварийных ситуаций, вызванных высоким давлением в системе.
Фланцы - это соединительные части труб.
Их легко заметить на трубопроводе, потому что находятся там в виде колец на месте соединений с отверстиями под болты.
Читайте также: