Запорная арматура

Подбор запорного клапана (вентиля)

Поскольку запорные клапаны создают высокое сопротивление потоку применяют их, чаще всего, на паро- и водопроводах. 

Выбор запорного клапана будет зависеть от следующих параметров:

• Назначение и условия работы.
• Управление: ручное, редукторное, электрическое
• Гидравлические характеристики: класс герметичности, удельный расход и прочие.
• Монтажные условия: масса и размеры, вид соединения с трубопроводом, условный диаметр прохода.
• Дополнительные требования, если имеются.

Движение потока рабочей среды относительно запорного клапана, выбирается в зависимости от давления:

• При низком давлении – движение потока над седлом 
• При высоком давлении – движение потока над золотником

В клапанах низкого давления рабочая среда протекает непосредственно над седлом. Крутящий момент при закрытии клапана будет более высоким.

В клапанах высокого давления поток рабочей среды поднимается над золотником, создавая прижимающие усилия, уменьшающие крутящий момент при закрытии затвора. При открытии золотник поднимается на расстояние 25-40% от своего полнопроходного положения.

Какой бывает регулирующая арматура

Производятся различные виды (или правильнее — разновидности) регулирующей арматуры. Из четырех основных типов трубопроводной арматуры в этом качестве используются три — клапаны, краны и дисковые затворы. Только относящиеся преимущественно к запорной арматуре задвижки для регулирования применяются ограниченно. В ряде нормативных документов специально оговаривается нежелательность использования запорной арматуры в качестве регулирующей. Но, как известно, правил без исключений не бывает.

Регулирующая арматура может быть реализована в виде регуляторов. Хотя считать регуляторы самостоятельным типом регулирующей арматуры по конструкции затвора неправильно, поскольку тип арматуры определяется направлением перемещения запирающего или регулирующего элемента относительно потока рабочей среды. А регуляторы ─ это устройства, в которых один из перечисленных выше типов арматуры (например, клапан) является всего лишь частью конструкции.

Основной «массив» регулирующей арматуры формируют регулирующие клапаны, нередко являющиеся наиболее значимым и дорогостоящим элементом контура регулирования.

Регулирующие клапаны могут быть предназначены для выполнения конкретных задач. Например, т. н. дыхательный клапан (другие названия ─ впускной клапан, выпускной клапан) служит для герметизации емкостей, содержащих газ, воздух или пар, обеспечивая поддержание в пространствах этих емкостей заданных параметров давления. С помощью редукционного клапана за счет увеличения гидравлического сопротивления осуществляется снижение рабочего давления в системе.

Существует большое разнообразие конструкций регулирующих клапанов. Они могут иметь один затвор — односедельный клапан или проходное сечение, образованное двумя и более последовательно расположенными на одной оси затворами, ─ многоступенчатый клапан, например, регулирующий двухседельный клапан.

В получающих все большее распространение клеточных клапанах затвор выполнен в виде неподвижной детали, которую из-за наличия в ней профилированных отверстий для пропуска рабочей среды называют клеткой. Перемещающийся внутри клетки плунжер изменяет суммарную площадь открытых сечений этих отверстий, что позволяет клеточному клапану эффективно выполнять регулирующие функции.

Золотник ─ запирающий элемент затвора клапанов, обеспечивающий регулирование расхода рабочей среды, ─ может быть тарельчатым, поршневым (цилиндрическим), сферическим, игольчатым. В последнем случае регулирующий клапан носит название игольчатый клапан.

В качестве регулирующей арматуры применяют обладающие целым рядом преимуществ дисковые затворы. Они требуют мало места для установки, обеспечивают высокую производительность, не приводят к потере давления, с металлическим уплотнением могут применяться в широком диапазоне температур, имеют сравнительно небольшую стоимость.

Хорошо подходят для регулирования вязких жидкостей и пульп шаровые краны. Для управления регулирующей арматурой используются разные приводы: пневматические, гидравлические, электрические.

Промышленная запорная арматура для труб – в чем ее особенности?

Ввиду того, что арматура для труб в виде готового продукта должна полностью соответствовать всем требованиям безопасности и нормативной документации, ее изготовлением в большинстве случаев занимаются только крупные предприятия. Для того чтобы производить данные элементы в промышленных масштабах, нужна возможность управления процессом дистанционно, автоматический рабочий режим и максимально высокая надежность.

Здесь появляется еще одна классификация арматуры. Так, по сфере своей эксплуатации может быть:

• общетехнической;
• промышленной сантехнической;
• для эксплуатации в особых условиях;
• судовой/транспортной;
• промышленной специальной.

Продукция первой категории производится преимущественно серийно и может применяться во всех возможных сферах. Что же касается арматуры, предназначенной для эксплуатации в особых условиях, то она используется в энергосистемах с повышенными техническими характеристиками, а еще в случаях, когда ремонтируются/устанавливаются транспортные магистрали для агрессивных или токсичных веществ.

Особые требования выдвигаются к транспортным/судовым элементам. Они изготавливаются с учетом размеров и массы изделий, а также иных параметров, в том числе возможности использования в разных климатических зонах. Наконец, промышленная специальная продукция проектируется и создается под заказ для конкретных организаций и ведомств.

Литература

• Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — М.: ЛКИ, 2008. — 368 с.
• Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник в 2-х книгах. А. И. Гошко — М.: Мелго, 2007. —376 с.
• Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт. С. В. Сейнов — М.: Машиностроение, 2002. — 392 с.
• Справочник «Промышленное газовое оборудование» / Издание 6-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Е. А. Карякина, — Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», 2013—170 — 326 с.
• Арматура предохранительная. Выбор, установка и расчет. Асеев О. И. — М.: Инфра-Инженерия, 2018; ISBN 978—0

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.

Устанавливаются заслонки:

• 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.

Виды запорной арматуры

Существуют различные виды запорной арматуры:

1. Запорные краны

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

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

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

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

2. Запорная заслонка

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

3. Трубопроводные задвижки

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

4. Запорный вентиль

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

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

Герметизация в таких системах может обеспечиваться:

• сильфоном;
• диафрагмой;
• сальником.

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

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

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

Газовая запорная арматура

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

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

С этим читают

• Выбор и монтаж запорной арматуры для водопровода
• Арматура трубопроводная муфтовая и особенности применения резьбовых соединений
• Как вязать арматуру для ленточного фундамента
• Как правильно вязать арматуру: способы и правила, советы для начинающих
• Нюансы и особенности арматуры согласно гост
• Устройство вентиля и отличие его от задвижки
• Технологии, секреты, рецепты
• Что такое шибер для дымохода и как это используется
• Преимущества использования удлинителя протока для радиаторов
• Смывной бачок для унитаза

Принцип работы и разновидности

Принцип работы всех разновидностей задвижек схож между собой. Корпус и крышка арматуры образуют полость, в которой размещен запорный узел. На корпусе размещены фланцы, посредством которых задвижка соединяется с трубопроводом. В зависимости от типа соединения конструкция может быть фланцевая и межфланцевая, которая зажимается между фланцами соседних участков трубопровода (межфланцевая задвижка имеет значительно меньшие габариты.

Внутри корпуса, рядом с запорным элементом, расположено два седла (параллельно либо под определенным углом друг к другу). Регулировка затвора выполняется посредством вращения привода, к которому запорный механизм подсоединен с помощью штока. В зависимости от принципа движения штока задвижка бывает выдвижная (шток при закрытии совершает вращательно-поступательное перемещение) либо поворотная (исключительно вращательное перемещение).

Шток установлен внутри ходовой гайки, данный узел именуется резьбовой парой. Гайка, при вращении привода, обеспечивает движении запорного элемента в заданном направлении. При перемещении затвора в закрытое положение его стенки прижимаются к уплотнительным поверхностям седла, тогда как в открытом положении затвор полностью выходит из проходного отверстия корпуса.

Основная классификация арматуры выполняется в зависимости от типа запорного механизма, согласно которой задвижки делятся на:

• клиновые;
• параллельные;
• шиберные;
• шланговые.

В затвор имеет конусную форму, при закрытии он входит в седла, расположенные под заданным углом друг к другу, и перекрывает пропускное отверстие. Клин, в зависимости от конструктивного исполнения, может быть жестким либо клинкетным.

Клин жесткого типа (стальной) обеспечивает максимальную герметичность в закрытом положении, однако эксплуатация такой конструкции может сопровождаться рядом проблем, связанных с заклиниваем затвора по причине температурных колебаний либо повреждения уплотнительных поверхностей из-за коррозии.

Задвижка клинкетная фланцевая имеет затвор, состоящих из двух размещенных под углом друг к другу , которые жестко соединены между собой. Такая конструкция отличается повышенной надежностью — она не заклинивает, уплотнители подвергаются минимальному износу а для изменения положения затвора требуется прикладывать гораздо меньше усилий. Задвижка клинкетная фланцевая является наиболее распространенным типом судовой арматуры.

В затвор состоит из двух дисков, которые перемещаются между параллельно расположенных друг к другу уплотнительных седел. Разновидностью параллельной конструкции является , в ней запорный узел имеет схожую конструкцию, однако затвор состоит из 1-го диска.

Шиберная арматура устанавливается на трубопроводы с односторонним движением рабочей среды. За счет простоты конструкции она не способна обеспечить максимальную герметичность перекрытия, однако шиберный затвор отличается ремонтопригодностью, что позволяет использовать такие конструкции в сточных и канализационных системах, транспортирующих жидкость с высоким содержанием механических частиц.

Задвижки шлангового типа кардинально отличаются от рассмотренных ранее аналогов. В их конструкции отсутствуют уплотнительные седла — рабочий поток циркулирует внутри эластичного резинового шланга, который полностью изолирует внутренние поверхности корпуса от транспортируемой жидкости. Перекрытие потока осуществляется за счет пережатия шланга штоком.

Такие конструкции предназначены для установки на трубопроводы, транспортирующие вязкие вещества и химически агрессивные жидкости, под воздействием которых происходит ускоренная коррозия стали — резина является материалом, устойчивым к большинству химических соединений. Эксплуатация данных задвижек возможна при температуре до 110 градусов и давлении рабочей среды до 1.6 МПа.

В настоящей статье говорится о задвижках клиновых фланцевых, их характеристике, принципе работы, а главное, о применении этих изделий на разных трубопроводах:

Задвижки клиновые фланцевые востребованы в коммуникациях промышленного производства на водяных, нефтяных, и газовых трубопроводах. Они являются незаменимой частью любого трубопровода, где необходимо перекрывать участок или полностью всю трубу. Эти элементы запорной арматуры не являются сложными по конструкции, у них длительные сроки эксплуатации (до 50 лет). Для безопасной эксплуатации трубопровода, они устанавливаются на определенном расстоянии друг от друга таким образом, чтобы оперативно можно было перекрыть трубу в случае аварии или ремонта.

Выбор оптимального технического решения

При выборе оптимальной разновидности запорной арматуры учитываются индивидуальные особенности режима предстоящей эксплуатации. Кроме технических параметров на выбор оборудования влияют ценовые показатели, особо актуальные при необходимости приобретения большого количества запорной арматуры.

Сферы применения вентилей

Для комплектации трубопроводов относительно небольшого диаметра могут применяться запорные клапаны (вентили), отличающиеся простым конструктивным исполнением и низкой себестоимостью. Вентили стабильно функционируют при скачках и перепадах давления в системе. Компактные устройства с небольшой строительной высотой оптимальны для оборудования участков трубопроводов, пролегающих внутри тесных промышленных и подсобных помещений.

Конструктивное исполнение запорного механизма вентиля позволяет применять практичную арматуру для комплектации трубопроводов с различными характеристиками транспортируемой среды, обеспечивая стабильную работу технологического оборудования. Ручное управление, исключающее необходимость стабильного электроснабжения для функционирования электропривода, обеспечивает гарантированную работоспособность вентиля при аварийных ситуациях, когда особо актуальна возможность оперативного перекрывания трубопровода. Малый ход маховика позволяет предельно ускорить выполнение операции перекрывания или открывания трубопровода. Уплотнение затвора вентиля при перемещении не перетирается о седло, что позитивно отражается на периоде безаварийной эксплуатации арматуры.

Особенности применения задвижек

При оборудовании трубопроводных сетей диаметром более 300 мм целесообразно применение задвижек, адаптированных для бесперебойной работы в сложных технических условиях. Небольшая строительная длина задвижек позволяет максимально плотно выполнять монтаж оборудования, что особо актуально в промышленных условиях при необходимости рациональной компоновки многочисленных устройств. В зависимости от режима эксплуатации применяются задвижки с выдвижным или не выдвижным шпинделем, обладающие индивидуальными техническими преимуществами.

Выдвижной шпиндель

Арматура с выдвижным шпинделем, отличающаяся увеличенной строительной высотой, может устанавливаться исключительно в просторных помещениях при отсутствии физических ограничений. Свободный доступ к ходовому узлу задвижки обеспечивает удобное техническое обслуживание оборудования в процессе эксплуатации.

Отсутствие негативного воздействия рабочей среды помогает сохранить безупречную функциональность ходового узла для удобного управления и бесперебойной эксплуатации технологического оборудования. Основной недостаток применения задвижек с выдвижным шпинделем – необходимость планирования места для свободного хода рабочего узла при закрывании и открывании потока транспортируемой среды.

Не выдвижной шпиндель

Задвижки, оборудованные не выдвижным шпинделем, отличаются уменьшенной строительной высотой, оптимальной для монтажа оборудования в условиях ограниченного пространства. Отсутствие технического обслуживания ходового узла, погруженного в рабочую среду, сокращает период безремонтной эксплуатации оборудования. Задвижки с не выдвижным шпинделем не рекомендованы к применению на ответственных объектах.

Сфера применения необслуживаемых задвижек с не выдвижным шпинделем ограничена водой, и неагрессивными нефтепродуктами. Рабочая среда должна не иметь абразивных частиц, твердых примесей и коррозионных свойств. Компактные задвижки удобно размещаются в небольших помещениях, технологических колодцах, нефтяных скважинах и подземных коммуникациях.

Запорные краны

Запорные краны могут устанавливаться на любых трубопроводах. К трубам краны крепятся при помощи фланцевого или муфтового соединения. В отдельных случаях допускается приваривание патрубков кранов к трубопроводам. Все краны подразделяются на две основные группы — шаровые и пробковые.

В зависимости от состояния рабочей среды краны могут быть:

• — сальниковые муфтовые. Пробковые краны. Изготавливаются из чугуна и эксплуатируются на водных и нефтяных магистралях. Допустимая температура рабочей среды составляет не более 100 градусов. В состав внутренней начинки входит сальник, набиваемый резиной или пенькой. Кран может устанавливаться в любом положении;
• — пробковые муфтовые. Также являются чугунными. Специфика их применения — газовые трубопроводы. Температура рабочей среды не должна превышать 50 градусов. Устанавливаться могут в любом положении;
• — фланцевые шаровые краны. Изготавливаются из стали или из чугуна. Чугунные краны могут эксплуатироваться при температурах до 100 градусов. Эксплуатация стальных кранов производится в диапазоне температур — 40 + 70 градусов.