Трубопроводная арматура

Организация движения среды по трубопроводу осуществляется путём изменения сечения его условного прохода при помощи разных механизмов под общим названием «трубопроводная арматура».

Трубопроводная арматура и её классификация в зависимости от выполняемых функций

В зависимости от того, какие функции возложены на трубопроводную арматуру, различают семь главных категорий:

• запорную;
• регулирующую;
• предохранительную;
• защитную;
• фазоразделительную;
• распределительно-смесительную;
• контрольную.

Для производства применяют всевозможные стали, сплавы, ковкий, высокопрочный, серый чугун, цветмет, пластмассы, керамику.

Арматура запорная

Используют этот вид арматуры на всех видах трубопроводных магистралей. По отношению к суммарному количеству другой используемой арматуры, применение этого ее вида составляет около 80%. Два главных параметра запорной арматуры — условный проход (Dу) и, в дополнение, условное давление (Py). Dу равно внутреннему сечению трубы, присоединяемой к арматуре. Pу — предельное лишнее рабочее давление в условиях, когда рабочая среда имеет температуру 20⁰, а установленная продолжительность службы соединений обеспечивается.

К запорной арматуре относятся краны, задвижки, вентили, затворы, клапаны. Самым популярным элементом является задвижка, запирающий орган которой передвигается перпендикулярно потоку. Её предназначение — полное отсечение движущегося потока.

Промежуточных позиций здесь не предусмотрено, только «открыто»/«закрыто». В открытом положении рабочая среда без сопротивления проходит по трубам. Во второй позиции в момент закрытия происходит остановка движения с обеспечением абсолютной непроницаемости относительно внешней среды.

Устройство задвижки предельно простое, гидравлическое сопротивление небольшое. Минусом конструкции являются её габариты.

Альтернативой задвижке является кран. С его помощью перекрывают поток путем поворота его рукоятки вокруг оси.

Вентиль или клапан включает в свою конструкцию запорный элемент, совершающий продольное движение по отношению к потоку, передаваемому по магистрали.

Деталь с запирающим элементом в виде диска, описывающего круги вокруг собственной оси, называется затвором. Используют затворы на трубопроводах больших диаметров, рабочая среда в которых находится под небольшим давлением. Герметичность затворов достаточно низкая.

Более подробно о разновидностях запорной арматуры можно узнать в отдельной статье: запорная арматура — что это такое, её виды и применение.

Одним из самых распространённых в быту видов арматуры является арматура для сливного бочка унитаза. Подробнее о её видах, установке и регулировке можно узнать в отдельной статье: арматура для сливного бочка.

Регулирующая трубопроводная арматура

Арматура, при помощи которой поддерживают заданный предел давления и высоту рабочей среды, регулируют её расход, выполняют смешивание сред (будь то жидкости или газы) в заданном соотношении, относится к регулирующей или редукционной. От её безупречного функционирования зависит безопасность, экономичность техпроцессов. Она отвечает за беспроблемное функционирование оборудования, его подконтрольность.

Применяют редукционную арматуру как совместно с запорными элементами, так и самостоятельно. Высокие характеристики позволяют использовать этот вид механизмов на самых ответственных объектах.

Предохранительная арматура

Эта арматура срабатывает автоматически, когда давление в системе превышает норму.

Для сброса избыточного давления применяют три основных вида этой арматуры:

• клапаны предохранительные;
• устройства мембранные разрывные ;
• устройства импульсно-предохранительные.

Все они функционируют по одному принципу:

1. Происходит сбой в технологическом процессе и повышается давление до величины, угрожающей повреждением магистрали и оборудования.
2. Защитное устройство, срабатывая автоматом, сбрасывает лишнюю рабочую среду до приведения давления в трубопроводе к норме.

Конструкция защитного устройства и способ срабатывания зависит от условий эксплуатации. Одним из многих разновидностей арматуры этого класса является и дыхательный клапан, защищающий резервуары с нефтью от критического понижения или повышения давления. Чтобы предотвратить повышение давления до предельного состояния, предохранительный клапан открывается, выпускает порцию рабочей среды, затем закрывается, воссоздавая рабочие параметры.

По методу создания усилия, удерживающего затвор в позиции «закрыто» клапаны делят на пружинные и рычажно-грузовые. В первом случае давлению жидкости или газа на золотник противодействует пружина с соответствующей настройкой. Во втором — усилие, создаваемое грузом, зафиксированным на плече рычаге. Используют клапаны в самых разных диапазонах давлений, при которых он обязан сработать.

Основная характеристика таких предохранительных устройств — ход золотника в высоту во время срабатывания, определяющий пропускную способность механизма. Исходя из этого параметра, различают клапаны полно- и малоподъемные. У полноподъемного клапана подъем равен четвертой части и более диаметра седла, у малоподъемного — не больше 1/20.

Клапаны пружинные могут быть как полноподъемными, так и малоподъемными, а все рычажно грузовые — малоподъемными.

Устройства мембранные разрывные устанавливают на магистралях, пропускающих агрессивные химически рабочие среды либо высокотоксичные. В нормальных условиях такое устройство разделяет технологическую и выпускную линии. Когда давление достигает предельной точки, мембрана разрушается, раскупоривая выход, через который избыточная среда уходит. Сама мембрана после срабатывания подлежит замене.

Для сбрасывания большого объема среды в системах с высокими рабочими показателями применяют импульсно-предохранительные устройства. В составе ИПУ имеется два клапана — основной, имеющий значительную пропускную способность и импульсный, задача которого управление приводом основного клапана по команде, поступающей от датчика.

Отсечная арматура

Тогда как предохранительные устройства при срабатывании выбрасывают избыточную среду, защитная арматура в аварийных ситуациях наоборот перекрывает аварийный участок магистрали. Такое бывает, когда давление падает только на отдельных участках. В этих обстоятельствах образуется обратный поток среды, что недопустимо для трубопровода.

К этому виду арматуры причисляют:

• отсечные клапаны или защитные;
• затворы и клапаны обратные;
• разъединяющие клапаны.

Отдельные виды быстроработающей запорной арматуры также можно использовать в роли защитной. Это электромагнитные клапаны, затворы поворотные дисковые, шаровые краны с пневмо- или электроприводом.

Основная характеристика арматуры этого типа — положение безопасности. Это такая позиция, в которой автоматически оказывается рабочий орган защиты в случае аварийного отключения.

Фазоразделительная арматура

Такую арматуру применяют, когда нужно автоматически разграничить рабочие среды, пребывающие в неоднородных фазах либо среды разной плотности. Используют ее в различных промышленных технологических процессах, в отопительных системах как паровых, так и водяных. Фазоразделительная арматура позволяет эксплуатировать трубопроводы в строгом соответствии с требованиями экологии и энергосбережения. Это важно для пищевой, химической отраслей, где пользуются стерилизаторами, варочными котлами, химическими реакторами, ферментаторами.

Основным типом фазораспределительной арматуры являются конденсато- и водоотводчики. Иногда к этому разряду относят и маслоотделители. По конструктивному исполнению затвора эта трубопроводная арматура не является отдельным видом. Во многих случаях она представляет собой сборочные узлы. Так, конденсатоотводчик периодического действия, как правило, включает клапан в свою конструкцию.

Распределительно-смесительная арматура

Посредством арматуры этого вида распределяют на несколько ветвей, смешивают в один, перенаправляют потоки в заданных направлениях. Существует арматура, выполняющая только одну из двух функций. Если с её помощью распределяют потоки, то называется она распределительной, если смешивают — смесительной. К этой группе относятся краны и клапаны.

Контрольная арматура

Этот вид арматуры представлен устройствами, определяющими наличие, уровень рабочей среды в резервуаре, котле, сосуде. Она имеет свои эксплуатационные особенности.

С ее помощью подключают в пневмо- и гидросистемы контрольно-измерительные приборы. Наиболее часто применяют такую арматуру для контроля, как указатели уровня, краны контрольные, трехходовые краны к манометру.

Виды трубопроводной арматуры по способу соединения

Исходя из того, каким образом трубопроводная арматура соединена с трубопроводной магистралью, выделяют такие ее виды:

1. Муфтовая. Соединяют ее посредством муфты, имеющей резьбу внутри. Используют такой способ соединения в трубопроводах, изготовленных из полиэтилена, полипропилена, металлопластика. Трубопроводная арматура должна иметь диаметр максимум 8 см и выдерживать давление (рабочее) 10 атм.
2. Фланцевая. Это прочное ремонтопригодное соединение, включающее болтовую стяжку. Это является слабым звеном фланцевой стыковки, поскольку крепление имеет свойство периодически ослабевать. По этой причине нужно контролировать состояние крепежа.
3. Приварная. Это соединение обеспечивает наибольшую герметичность и надежность. Его применяют в магистралях, транспортирующих опасные среды. Стыковку осуществляют путем выполнения сварочного шва встык либо в раструб. Чтобы полностью исключить перекос стыкуемых деталей иногда применяют подкладное кольцо.
4. Цапковая. Так соединяют арматуру небольшого размера, которая работает под большим давлением. Используют присоединительные патрубки, имеющие наружную резьбу и бурт.
5. Штуцерная. Применяют для изделий с максимальным диаметром 1,5 см. Востребована такая арматура для лабораторных трубопроводов. Соединяют посредством резьбы.

Другие разновидности и особенности трубопроводной арматуры

Кроме основной классификации есть арматура много других разновидностей.

Классификация по способу герметизации

Арматура, оснащенная сальниковым уплотнением, называется сальниковой. У неё герметизация подвижного элемента по отношению к окружающей среде выполнена сальниковым уплотнением. Оно расширяется или сжимается, за счет чего зазор между шпинделем и корпусом надежно герметизируется.

 Арматура без такого уплотнения называется бессальниковой. Она включает такие варианты, как сильфонная и мембранная.

Сильфонный вид герметизации подразумевает уплотнение посредством гофрированной трубки или сильфонного узла.

Мембранное уплотнение являет собой упругий эластичный диск, находящийся между крышкой арматуры и ее корпусом.

Еще один вид — шланговая арматура. В ее конструкцию входит эластичный шланг. Пережимаясь, он герметично перекрывает поток.

Разделение арматуры по сфере применения

В зависимости от области применения арматура бывает:

1. Специальной. Она выполняет специальные задачи и производится по заказу.
2. Общего назначения. К этому виду относится арматура, выпущенная серийно. Ее широко применяют в промышленности, в коммунальных системах. К этой группе изделий относится арматура:
3. пароводяная;
4. газовая;
5. нефтяная;
6. химическая;
7. энергетическая;
8. судовая;
9. резервуарная.

Деление арматуры по условному давлению

Исходя из условного давления, выделяют арматуру:

1. Вакуумную. Она отделяет часть камеры или всю ее от откачивающей системы для управления порядком процесса откачки.
2. До 0,1 МПа (абсолютного). Применяют в оснастке для определения абсолютного давления вещества, транспортируемого по трубопроводу.
3. До 1,6 МПа (малого давления). Устанавливают в бытовых системах из полиэтилена, металлопластика, полипропилена, стали.
4. До 10 МПа (давление среднее).
5. До 100 МПа (давление высокое).
6. Более 100 МПа (давления считается сверхвысоким).

Деление по температурному режиму

  По этому признаку выделяют пять групп:

1. Обычная арматура. Для диапазона -40 — +450⁰ изделия из углеродистой стали. Для температуры -30 — +400⁰ применяют арматуру, изготовленную из ковкого чугуна, а для температурного промежутка -15 — +300⁰ — из серого чугуна.
2. Для высоких температур (450 — 600⁰) — арматура, произведенная из специальных сталей.
3. Для температуры больше, чем 600⁰ — жаропрочная арматура.
4. Для -70⁰ — изделия для низких температур.
5. Ниже -70⁰ — для глубокого холода.

Арматура для фундамента

В строительстве применяется материал в виде стальных прутков с насечками, который также называется арматурой. Не смотря на своё название он не относится к трубопроводной арматуре.

Подробно об этом материале можно прочитать в отдельной статье: арматура для фундамента, что это такое и как правильно её выбирать.

Обозначение арматуры трубопроводной на маркировке

Выбирая трубопроводную арматуру, нужно ориентироваться на условное обозначение. В нем содержатся технические параметры арматуры в соответствии с классификацией ЦКБА.

Шифр состоит из последовательности значений как буквенных, так и цифровых:

• две передние цифры — вид арматуры;
• одна или пара следующих букв — материал корпуса;
• одна либо две цифры — номер арматуры в каталоге;
• последние две буквы — материал уплотнителя.

В зависимости от примененного материала окрашивают в разные тона корпус, крышку, сальник трубопроводной арматуры.

Замена и ремонт трубопроводной арматуры

Чем лучше организовано профилактическое обслуживание, тем дольше служит арматура.

Необходим периодический осмотр и проверка узла на работоспособность. При этом очищают корпус, смазывают подвижные части. Профилактика предусматривает и промывку устройства.

Текущей ремонт в основном выполняют на месте, обходясь без демонтажа. Участок, где смонтирована арматура, отключают. Из корпуса извлекают запорное устройство, зачищают уплотнения. При наличии на диске незначительных царапин, элементы притирают по месту. Чаще всего в этом и заключается ремонт. Если на уплотнении есть царапины глубиной больше, чем 0,5 мм, выполняют замену запорного механизма.

В арматуре запорного типа может случиться поломка шпинделя. Из-за разгерметизации сальниковой набивки через него начинает просачиваться рабочая среда. Устройство разбирают, набивку удаляют, а сам шпиндель проверяют на наличие коррозии, изменение формы. При выявлении серьезных нарушений, неисправную деталь заменяют. Узел собирают, наносят новую набивку.

Частая неисправность шпинделя — прекращение вращения шпинделя задвижки во время поворота маховика. Неполадку устраняют путем отвинчивания фиксирующей гайки с последующим съемом маховика. Далее, на шпинделе затачивают новые грани, надевают на них маховик.

Бывает, что задвижка перестает открываться, хотя маховик со шпинделем вращаются. Причина в повреждении сцепления диска со шпинделем в нижней его части или в появлении дефектов на его гранях. Здесь не обойтись без разборки устройства. Форму граням возвращают путем ковки или меняют шпиндель.

Для ремонта регулирующих устройств применяют ту же технологию, что и для запорной арматуры.

По завершении ремонта арматура подлежит испытаниям на плотность и прочность корпуса установленным давлением.

Трубопроводная арматура всех разновидностей спроектирована в соответствии с определенными условиями эксплуатации. Она является неотъемлемым элементом систем всевозможного назначения, повышает уровень их безопасности и работоспособности, обеспечивает бесперебойную работу.