Виды запорных кранов. Запорная арматура

Запорная арматура - это разновидность трубопроводной арматуры, выполняющей функцию перекрытия хода потоку жидкости (воды, газа или любой другой текучей среды). Этот вид арматуры характеризуется широким распространением – порядка 80% от общего количества используемых деталей. Пробно-спускная и контрольно-спускная арматура, применяемая с целью контроля уровня жидкости (воды, газа или любой другой текучей среды) в резервуарах, отбора проб, изгнания воздуха из верхних полостей, дренажа и т.д. – также разновидности запорной арматуры.

Материалом для изготовления этих деталей может быть только ковкий чугун или же нержавеющая сталь. Это связано с тем, что внутренняя поверхность запорной арматуры постоянно контактирует с водой, паром, газом, маслами и прочими химически активными средами — однако коррозия металла в данном случае категорически недопустима в виду того, что при повреждении целостности стенки произойдет утечка среды.

Важно! Благодаря своей функциональности, запорная арматура нашла применение в самых различных направлениях производства.

В зависимости от области использования, можно провести ее разделение на два вида:

1. Запорная арматура, которая применяется в особых условиях («узкопрофильное» использование);
2. Запорная арматура, имеющая некое общетехническое применение;

Примерами полнооткрывающейся запорной арматуры могут быть пробковые краны, вентили, арматура с проходным каналом, который имеет строение трубки Вентури.

Важно!!! Какие виды деталей используются больше всего?

Пробковый кран

Максимальных объемов достигло изготовление в промышленных масштабах следующих деталей из разряда запорной арматуры:

1. Краны,
2. Клапаны (вентиля),
3. Задвижки
4. Заслонки.

Краткая характеристика каждого вида деталей

Следует сразу же отметить одну отличительную особенность запорных вентилей – их габариты не превышают 300 мм в диаметре прохода. Применимы эти детали исключительно в тупиковых участках системы подачи жидкости (воды, газа или любой другой текучей среды). Кроме того, возможно их использование и для сильфонного уплотнения шпинделя.

Помимо этой разновидности деталей, получили признание среди мастеров-гидравликов так называемые шаровые краны и заслонки простой конструкции в виду своей надежности и полифункциональности.

Важным преимуществом задвижек является относительно простое строение: короткая длина, слабое гидравлическое сопротивление. Классифицируют их на два типа: параллельные двухдисковые и клиновые. В том случае, если же давление, оказываемое жидкой или же газообразной средой, будет незначительным, то следует использовать двухдисковые задвижки, высокое давление обуславливает необходимость установки клиновых (сам клин может быть цельным, упругим или составным).

Детальная характеристика кранов. Их классификация, функциональная характеристика и область применения.

Сложно даже представить, насколько широка область их применения – трубопроводы, водопроводы, паропроводы и газопроводы в обязательном порядке комплектуются этими деталями. Как правило, используются краны имеющие небольшие размеры, слабое сопротивление. Масса подобного рода детали составляет от 0,881 кг до 8,64 кг. Диаметр d в дюймах от одного до трех.

По другой классификации (структурной) чаще всего применяются следующие типы кранов: пробковые и шаровые. Они, уже, в свою очередь, подразделяются на натяжные и сальниковые (основной критерий различия – это способ их герметизации). Подсоединение к трубопроводу осуществляется с помощью муфты, фланца или сварки. Краны пробковые (газовые, муфтовые, чугунные) нашли применение на трубопроводах, по которым производится подача природного газа. Прикрепление осуществляется при использовании резьбовой муфты. Следует отметить, что нормальное функционирование кранов этих видов возможно при следующих показателях: рабочее давление — Pp=0,1 МПа, tp< 50°С.

Другой вид кранов — сальниковые (муфтовые чугунные). Они необходимы на трубопроводах, при помощи которых производится транзит воды или нефти. Необходимая температура для благополучного функционирования составляет tp< 100°С. Особенности строения заключаются в том, что основные детали крана (корпус, пробка, сальник, заполненный пенькой или резиной) сделаны из чугуна.

В том случае, если же необходимо установить кран на трубопровод большого диаметра, следует остановить выбор на шариковом кране, обладающим малыми размерами, слабым сопротивлением и высоким качеством. Если же будет подаваться газ или жидкость (вода, или любая другая текучая среда) в широком диапазоне температур по одному и тому же трубопроводу, необходимо применение фланцевого стального крана со смазкой или с патрубками под приварку. Можно управлять как дистанционно, так и в ручную, при помощи маховика.

Регулирующий клапан

Детальная характеристика запорных вентилей. Как их подразделяют, из чего они состоят, какова область их применения?

В данном случае, как правило, используются устройства (вентили) с дистанционным управлением или же с управлением при помощи маховика.
Выбор вентеля осуществляется исходя из того, каковой будет температура жидкости или газа, которые будут транспортироваться по трубопроводу.

1. В том случае, если предполагается транспортировка воды (газа или любой другой текучей среды), температура которой не превышает отметки в 50°С, есть смысл устанавливать чугунные запорные муфтовые вентили.
2. Если же температура транспортируемого будет находиться в диапазоне строго от 45 до 50 градусов по Цельсию, то есть смысл использовать запорные вентили с электромагнитным приводом, которым можно управлять вручную, так как они работают от электромагнитного привода.

Основные функции и особенности строения, которыми характеризуются заслонки

Применение этих деталей оправдано только в том случае, если же диаметр трубопровода составляет около 2200 мм. Эти детали характеризуются рядом весьма выгодных преимуществ:

1. Максимально возможная простота устройства, при которой оно, как всегда, показывает наибольшую эффективность.
2. Они просты в управлении.
3. Цена их вполне приемлема и вес. Как правило, управление заслонками осуществляется в ручную, однако иногда производятся укрепленные заслонки с помощью гидропривода или пневмопривода. Важный момент – дистанционное управление возможно только в случае с заслонками, обладающими диаметром 300-1600 мм на Ру = 1,0 МПа.
4. Очень редко требуется ремонт.

Чем заслонка отличается от задвижки, которыми пользуются намного больше?

Учитывая то, что заслонки – это по определению короткие приспособления и их применение оправдано только лишь на магистралях и технологических производствах. Строение же задвижек подразумевает присутствие движимого или недвижимого шпинделя. Собственно, именно по этой причине существуют разные типы задвижек. Естественно, ремонт их также зависит от типа.

В том случае, если же шпиндель подвижный, то такие задвижки могут иметь электропривод. У клиновых задвижек шпиндель недвижимый, фланцевый, чугунный. Естественно, благодаря этому, они характеризуются дистанционным управлением.

Применение двухдисковых задвижек с недвижимым шпинделем, изготовленных из чугуна, оправдано в том случае, если же по трубопроводу транспортируется топливный газ или же вода с температурой, достигающей 100°С.

Если же происходит транспортировка горюче-смазочных материалов, то необходимо устанавливать стальные задвижки, дабы не приходилось постоянно осуществлять их ремонт.

Какая нужна арматура при работе с агрессивными средами?

Вся запорная арматура, которая применима в случае транспортировки веществ, которые сами по себе являются агрессивной средой, без доведения их до температуры, подлежит точно такой же классификации, но с маленьким отличием – она подразделяется на следующие типы: на краны, вентили, задвижки.

Чаще всего можно будет встретить следующие запорные устройства: диафрагмовые вентили, шаровые краны, шланговые клапаны, однако самыми знаменитыми и часто применяемыми являются сильфонные запорные вентили из коррозионностойкой стали (в случае их использования почти никогда не требуется осуществление ремонта этих деталей).

А вот как раз задвижки, наоборот, не набрали популярности в Российской Федерации (именно при транспортировке по трубопроводу агрессивных сред), по ряду причин, одна из которых – ремонт, в котором постоянно будут нуждаться эти детали при такой эксплуатации.

Так получается, что на абсолютном большинстве металлургических предприятий, которые благополучно функционируют в нашей стране, наиболее распространенное химически агрессивное вещество – это серная кислота. Она, как раз, и подается по трубопроводу и обеспечивает беспрерывный процесс производства стали и многих других сплавов, за что и получила второе название – хлеб черной металлургии. Так вот воздействие именно этого вещества стало самой распространенной причиной необходимости ремонта установленных задвижек.

Выводы

Применение различных элементов запорной арматуры необходимо для нормального функционирования любого трубопровода, вне зависимости от того, что по нему поставляется – будь то газ, вода или же какая-то еще химически активная жидкость. Посредством управления элементами запорной арматуры (это происходит как вручную, так и в автоматическом режиме) возможно осуществление регулирования давления в системе. Благодаря передовым технологиям было сконструировано уже большое количество самых разнообразных элементов запорной арматуры (вентелей, кранов, задвижек, заслонок), каждый из которых идеально выполняет ту или иную функцию. На фото, приведенных выше, есть изображения различных деталей, которые уже вмонтированы в трубопровод (или только изготовлены) и благодаря ним и обеспечивается благополучное управление всей системой подачи жидкости.

Вас могут заинтересовать:

Трубопроводная арматура настолько разнообразна, что даже краткое описание основных её типов только по конструкции затвора занимает достаточно большой объём. Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, обладающими различными принципами конструкции затвора.

Сравнение трубопроводной арматуры различных типов

Преимущества вентилей

Основное преимущество вентилей — отсутствие трения уплотнительных поверхностей в момент закрытия, так как затвор движется перпендикулярно, что уменьшает опасность повреждения (задиров). Высота вентилей меньше, чем у задвижек, ввиду того что ход шпинделя невелик и обычно составляет не более четверти диаметра трубопровода. Однако строительная длина вентилей больше, чем у задвижек, так как требуется развернуть поток внутри корпуса.

Недостатки клапанов

Недостатком клапанов является большое гидравлическое сопротивление , вследствие того что

1. направление потока рабочей среды изменяется внутри корпуса устройства дважды
2. мало проходное сечение седла.

Вентили эксплуатируются только при определенном направлении движения рабочей среды: поток должен подтекать под тарелку и в закрытом положении давить на тарелку со стороны седла. При открывании вентиля давление способствует отрыву тарелки от седла. Если же вентиль будет ориентирован в противоположном направлении, то в закрытом состоянии давление будет придавливать тарелку к седлу и создавать значительные трудности при открытии. Это может повлечь срыв тарелки со штока и вентиль выйдет из строя.

Заслонки

Рисунок 4. Заслонка
дроссельная фланцевая.

Заслонки (англ. butterfly valve) — устройства арматуры с затвором в виде диска или прямоугольника, поворачивающимся на оси, расположенной перпендикулярно проходу. Затвор заслонки движется по дуге.

Применение заслонок

Заслонки наиболее часто используются на трубопроводах больших диаметров, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности запорного органа.

Заслонки применяют в вентиляции и кондиционировании воздуха на воздуховодах, а так же на различных газоходах, то есть там, где имеют место большие диаметры трубопроводов, небольшие давления и невысокие требования к герметичности.

По количеству установленных пластин различаются заслонки одинарные и многостворчатые. На капельных жидкостях заслонки применяют редко, так как их конструкция не обеспечивает надежной герметичности перекрытия прохода. На газах дроссельные заслонки (throttle) ввиду простоты конструкции и надежности применяют очень часто для регулирования и отключения расхода.

Конденсатоотводчики

Предназначены конденсатоотводчики (англ. steam trap) для вывода из газовой системы конденсата, не участвующего в рабочем или технологическом процессе. Конденсат сливается постоянно или периодически по мере его накопления в системе.

Конденсатоотводчики должны выпускать жидкость и задерживать газообразную фазу вещества, что осуществляется за счёт наличия гидравлического или механического затвора. Затвор должен надёжно выпускать конденсат при различных давлениях газа, температур конденсата и скорости его поступления в конденсатоотводчик.

Клапанные и бесклапанные конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики могут быть клапанными и бесклапанными. Бесклапанные конденсатоотводчики выпускают конденсат непрерывно, а бесклапанные — периодически при наступлении заданных условий.

Клапанные конденсатоотводчики являются двухпозиционными регуляторами, в которых роль чувствительного элемента и привода одновременно выполняет поплавок, термостат, биметаллическая пластина или диск.

Конденсатоотводчики в зависимости от принципа действия бывают:

• закрытого типа,
• открытого типа,
• термодинамические,
• термостатические,
• сопловые,
• лабиринтные.

Конденсатоотводчики поплавковые в зависимости от конструкции поплавка различают с открытым поплавком и с закрытым поплавком, а также с опрокинутым поплавком колокольного типа.

В поплавковых конденсатоотводчиках проходное сечение клапана для выпуска конденсата открывается при всплытии поплавка, с которым связан затвор клапана. Всплытие поплавка происходит в тот момент, когда уровень конденсата в корпусе конденсатоотводчика достигнет предельного значения. После открывания выпускного клапана часть конденсата выдавливается в конденсатную линию и поплавок снова опускается, перекрывая отверстие седла клапана.

Принцип работы поплавкового конденсатоотводчика таков же, как и принцип работы регулятора уровня (регулятора перелива).

Термостатные конденсатоотводчики

В конденсатоотводчиках термостатических или термостатных для управления затвором клапана используется термосильфон, расширяющийся при повышении температуры, биметаллическая пластина или диск. Работа таких конденсатоотводчиков основана на разнице температур паровой и жидкой фазы.

В термостатных сильфонного типа конденсатоотводчиках сильфон (тонкостенная гофрированная трубка) заполнен жидкостью, испаряющейся при температуре свежего пара, но находящейся в жидкой фазе при температуре конденсата. Так, например, при удалении конденсата с температурой 85…90°С используется смесь из 25% этилового спирта и 75 % пропилового спирта. Как только сильфон начинает омываться паром, жидкость испаряется, сильфон расширяется и перемещает клапан, закрывая отверстие для выпуска конденсата. В других конструкциях для этой цели применяют биметаллические пластины.

Термодинамические конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики термодинамические имеют непрерывное действие. Они широко распространены вследствие простоты конструкции, малым габаритам, надежности в работе, низкой стоимости, высокой пропускной способности и малым потерям пара.

Тарельчатый конденсатоотводчик

Тарельчатый конденсатоотводчик имеет лишь одну подвижную деталь — тарелку, свободно лежащую на седле. Проходящий конденсат приподнимает тарелку и выходит через отводной канал. При поступлении пара тарелка прижимается к седлу в связи с тем, что высокие скорости истечения пара создают под ней зону пониженного давления.

Лабиринтные конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики лабиринтные также имеют непрерывное действие. Они содержат устройство в виде лабиринта, которое создает большое гидравлическое сопротивление газу, а конденсату — значительно меньшее. Вследствие этого конденсат проходит через конденсатоотводчик, а пар задерживается.

Сопловые конденсатоотводчики

Конденсатоотводчики сопловые также действуют непрерывно. Они содержат устройство в виде ступенчатого сопла, которое также обладает значительным различием в сопротивлении для конденсата и газообразной фазы.

Недостатки конденсатоотводчиков

Конденсатоотводчики — малонадежные устройства, нуждающиеся в частой ревизии.

Краны

Кран (англ. tap valve) — трубопроводное устройство с затвором в форме тела вращения, поворачивающимся вокруг своей оси на 90° по отношению к оси движения потока рабочей среды.

Рисунок 6. Кран шаровый
нержавеющий
с соединительными фланцами.

Затвор крана иногда называют пробкой. Пробка крана имеет отверстие, перпендикулярное оси тела вращения, предназначенное для прохода среды. Если кран открыт, отверстие пробки располагается соосно оси движения среды, если кран закрыт, отверстие пробки перпендикулярно потоку.

В отличие от вентиля и задвижки, для того, чтобы открыть или закрыть кран, требуется совершить не несколько оборотов шпинделя, а всего один поворот пробки на 90º. Следовательно, краны, как правило, снабжают не маховиком, а рукояткой.

В зависимости от числа рабочих положений пробки кранов бывают двухходовыми или трехходовыми.Принципиально могут быть краны и на большее число положений, однако они нашли применение только в лабораторной арматуре. В зависимости от формы отверстий на пробке краны могут выполнять различные функции

В зависимости от формы тела вращения, образующего затвор, краны бывают:

• цилиндрическими,
• конусными,
• шаровыми.

Для герметичности затвор должен быть смазан, чтобы смазка заполнила микрозазоры между поверхностью пробки и корпуса, и уменьшала усилия, требуемые на поворот пробки.

Пробка должна быть постоянно прижата к поверхности корпуса. В зависимости от способа прижатия пробки различают сальниковые и натяжные краны.

В сальниковых кранах между крышкой крана и верхним торцом пробки расположена упругая сальниковая набивка, создающая постоянное усилие, прижимающее пробку к корпусу.

В натяжных кранах снизу пробки расположен стержень с резьбой, проходящий через отверстие в корпусе. Прижатие пробки осуществляется посредством пружины, надеваемой на винт и стянутой гайкой. Натяжные краны более надежны , так как в них работа крана не зависит от свойств сальниковой набивки, которая со временем теряет свои упругие свойства. Поэтому натяжные краны используют в газоснабжении.

Конусные краны

Преимуществом конусных кранов является невысокая стоимость , малое гидравлическое сопротивление, простота конструкции и ревизии.

Недостатком таких кранов является большое усилие, требуемое на поворот пробки. По истечении некоторого срока работы (в зависимости от качества воды в системе) микрозазоры между поверхностью корпуса и пробки зарастают отложениями - пробка «прикипает». В этик условиях на поворот пробки требуется настолько большое усилие, что возможно поломка крана.

Регуляторы давления, расхода и уровня

Рисунок 7. Регулятор давления
с присоединительными фланцами

Назначение регуляторов

Регуляторы (редукторы) давления, расхода и уровня предназначены для автоматического поддержания соответствующего параметра без использования вторичных источников энергии.

Конструкция регуляторов

Регулятор по конструкции представляет из себя клапан с пневмо- или гидроприводом мембранного, сильфонного или плунжерного типа, а так же специальную установочную пружину, предназначенную для подстройки регулятора на требуемое значение параметра. Конструкции регуляторов необычайно разнообразны.

Подразделяются регуляторы уровня на:

• регуляторы питания, в которых уровень поддерживается за счет периодического добавлением жидкости в сосуд, и
• регуляторы перелива, в которых происходит слив избытка жидкости.

Регулятор давления

Рассмотрим регулятор давления на примере редуктора газового баллона. Отверстие входного патрубка для подачи газа является седлом клапана, к которому прижимается тарелка клапана, закрепленная на одном конце углового рычага. Второй конец рычага соединен с подвижной мембраной, на которую с внешней стороны действует сила атмосферного давления и сила сжатия установочной пружины, а с другой стороны — сила давления газа в полости регулятора. Ось вращения рычага закреплена на днище корпуса регулятора. Если давление одна из горелок газовой плиты будет закрыта, то уменьшится расход газа, в результате чего давление газа в полости редуктора начнет повышаться. Это приведет к перемещению мембраны, которая потянет за собой конец рычага, соединенный с нею. Второй конец рычага с закрепленным на нем клапанам так же переместится и прикроет отверстие для прохода газа. В результате этого давление газа в полости редуктора будет практически на постоянном уровне, так как ход клапана крайне мал и усилие установочной пружины при перемещении мембраны изменится незначительно.

Регулятор будет обеспечивать пропуск требуемого расхода газа при постоянном значении давления перед горелками.

Регулятор расхода

Рисунок 7. Регулятор
расхода
прямого действия
с соединительными
фланцами.

Работает регулятор расхода аналогично регулятору уровня, поддерживая постоянный перепад давления на некотором дросселирующем устройстве, например, диафрагме или регулируемом сопле. Так как коэффициент местного сопротивления дросселирующего устройства не изменяется, постоянный перепад давления означает, что скорость потока через дроссель постоянна и, следовательно, постоянен расход. Некоторые регуляторы имеют дроссель, конструкция которого позволяет регулировать его сопротивление, подстраивая регулятор на требуемое значение расхода. Чаще, однако, сопротивление дросселирующего устройства оставляют постоянным, а изменяют сжатие установочной пружины, что позволяет регулировать перепад давления на дросселе и, следовательно, расход через регулятор.

В регуляторах важным принципом является разгрузка клапана от одностороннего давления рабочей среды, что позволяет значительно уменьшить усилия, требуемые на перемещение рабочего органа. Наиболее совершенным видом разгрузки является двухседельная конструкция клапана, когда усилия, действующие на две тарелки, противоположны по направлению и взаимно компенсируются. Однако в такой конструкции корпус сложнее изготовить корпус и тяжелее обеспечить полную герметичность закрытия двух клапанов одновременно. Несмотря на такие трудности, эта конструкция очень широко применяется в современных регуляторах.

Заключение

Важное значение в надежности функционирования трубопровода имеет не только арматура, но и , например, .

Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, обладающими различными принципами конструкции затвора. Основные типы трубопроводной арматуры по принципу затвора — задвижки, клапаны, заслонки, краны, мембранные клапаны, шланговые клапаны, регуляторы давления, расхода и уровня, конденсатоотводчики — были кратко освещены в этой статье.

Список литературы

1. Промышленная трубопроводная арматура: Каталог, ч. I / Сост. Иванова О. Н., Устинова Е. И., Свердлов А. И. - М. : ЦИНТИхимнефтемаш, 1979. - 190 c.
2. Промышленная трубопроводная арматура: Каталог, ч. II / Сост. Иванова О. Н., Устинова Е. И., Свердлов А. И. - М. : ЦИНТИхимнефтемаш, 1977. - 120 c.
3. Арматура энергетическая: Каталог-справочник / Сост. Матвеев А. В., Закалин Ю. Н., Беляев В. Г., Филатов И. Г... - М. : НИИЭинформэнергомаш, 1978. - 172 c.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете

Под запорной арматурой понимают разнообразные устройства, предназначенные для управления потоками жидкости транспортируемой по трубопроводу.

В зависимости от назначения она подразделяется на:

1. Запорную – которая предназначена для полного перекрытия потока жидкости от трубопроводов (задвижки, вентиля, краны, клапаны).

2. Запорную – невозвратную арматуру – которая служит для пропуска жидкости в одном направлении и запирания в обратном (обратные клапана).

3. Предохранительную – которая обеспечивает частичный выпуск или перепуск рабочей жидкости при повышении давления до значения угрожающего прочности системы, а также предотвращает обратный переток жидкости (предохранительные клапана).

4. Регулирующую арматуру – для регулирования потоков и поддержания уровня (регулирование клапана и регуляторы уровня).

Задвижка – запорное устройство, в котором перекрытие прохода осуществляется поступательным перемещением затвора в направлении перпендикулярном движению потока транспортируемой среды.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки обладают преимуществами: незначительными гидравлическим сопротивлением при полностью открытом проходе; отсутствием поворотов потока рабочей среды; возможностью применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простотой обслуживания; относительно небольшой строительной длиной, возможности подачи среды в любом направлении.

К недостаткам, общим для всех конструкций задвижек, следует отнести: невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями: небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентилями) невысокую скорость срабатывания затвора; возможность получения гидравлического удара в конце хода; большую высоту трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

Задвижки по прочности подразделяются на:

1. стальные – для высокого давления

2. чугунные – для давления до 16 кгс/см 2 .

Задвижки бывают с выдвижным шпинделем и с не выдвижным, когда при открытии поднимается сам маховик. Бывают с параллельными плашками, клёновыми, проходное сечение перекрывается в вертикальной плоскости.

При виде конструктивного типа задвижек следует исходить из следующего:

1. вида рабочей среды;

2. химического состава рабочей среды;

3. давления рабочей среды;

4. рабочей температуры;

5. наличие обоснованных требований к герметичности затвора;

6. диаметра трубопровода.

Клиновые задвижки с цельным клином предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой, так и газообразной.

Клиновые задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется.

Задвижки с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора.

Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей.

Однодисковые задвижки применяют, как правило, для трубопроводов с высокой t и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется обеспечить пропуск среды при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда – некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например, нефть, мазуты и др.

Двухдисковые задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним давлением рабочей среды (как жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора.

Задвижки с эластичным уплотнением затвора предназначены для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды, как жидкой, так и газообразной.

Задвижки с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, обладающими повышенной агрессивностью при невысоких рабочих температурах, а также содержащие абразивные включения.

Задвижки с обводом (байпасом) используют в основном для трубопроводов с высоким давлением рабочей среды.

Вентиль – запорное устройство насажано на шпиндель, проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости.

По конструкции корпуса вентили разделяются на: проходные, угловые, прямоточные и смесительные.

Существенно важной является классификация вентилей по назначению: запорные, запорно-регулирующие и специальные. В свою очередь, регулирующие могут быть подразделены по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов подразделяются на вентили тарельчатые и диафрагменные, а по способу уплотнения шпинделя на сальниковые и сильфонные.

Проходные вентили предназначены для установки в прямолинейных трубопроводах.

Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление; наличие зоны застоя; большие строительные размеры; сложность конструкции корпуса и относительно большой вес.

Угловые вентили предназначены для соединения двух частей трубопровода, расположенные перпендикулярно друг другу или для монтажа на повороте. Работают при давлениях рабочей среды, меньших 64кГ/см2 и при невысоких температурах.

Прямоточные вентили. Преимущества: относительно малое гидравлическое сопротивление; компактность конструкции; отсутствие зон застоя. Недостатки: большая длина и относительно большой вес.

Смесительные вентили служат для смешивания двух потоков жидкой среды с целью стабилизации её температуры, концентрации реагентов, разжижения основной среды, поддержания качества и т.д. Более простое решение схемы смешивания получается при использовании смесительных вентилей, в которых два потока смешиваются непосредственно в корпусе одного вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо 2-х вентилей и специального смесителя применяется только один вентиль.

Диафрагмовые вентили (мембранные) предназначены для перекрывания потоков сред при невысоких температурах (до 100-1500С) и отсутствие сальника; зон застоя и карманов; невысокое гидравлическое сопротивление; небольшие габаритные размеры и вес. Основной недостаток – относительно небольшой срок службы мембраны.

Сильфонные вентили предназначены для работы в средах, утечка которых в окружающую атмосферу недопустима из-за высокой стоимости, агрессивности, токсичности, взрыво- или пожароопасности, ядовитости и др. Преимущества – полное исключение утечки рабочей среды и надежность уплотнительного элемента.

Запорно-регулирующие вентили обеспечивают возможность ручного или дистанционного управления расходом среды путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений даже при авариях в линии питания привода или при затруднительном доступе к вентилю, а также достаточно надёжно перекрывала трубопровод.

Игольчатые вентили могут быть как заторными, так и регулирующими. Они нашли широкое применение в регулировании и дросселировании малых потоков газов, при больших величинах перепадов давлений на дроссельном устройстве.

Кран – проходное сечение открывается или закрывается пробкой, применяется для диаметров до 50мм, для давления до 40кГс/см 2

Конические краны можно подразделить на следующие типы: натяжные, сальниковые краны со смазкой и краны с прижимом (или с подъёмом) пробки.

Натяжные краны применяются для массового выпуска и обычных условий эксплуатации (например, кухонные газовые краны). Они применяются главным образом для сыпучих или вязких сред, где не требуется высокой герметичности по жидкости или газу. Главным образом натяжные краны применяют для низких рабочих давлений (до 10кГ/см 2) или для сред, пропуск которых в окружающую среду не опасен.

Сальниковые краны широко применяются на жидких и газообразных средах при давлениях 6-40кГ/см 2 .

Краны с подъемом пробки не рекомендуется применять для сред, содержащих твердые частицы и для суспензий, так как попадание твердых частиц между корпусом и пробкой может вызвать потерю герметичности с повреждением уплотнительных поверхностей, а также для полимерзующихся или очень вязких сред.

Цилиндрические краны можно разделить на 2 группы: краны с металлическим уплотнением и краны с эластичным уплотнением.

Краны с металлическим уплотнением применяют в основном для высоковязких сред (мазут, каменноугольный пек и др.)

Краны с эластичным уплотнением применяют большей частью с металлической пробкой и неметаллическим эластичным уплотнением в седле.

Шаровые краны применяются со смазкой и на высокие давления среды и большие проходы (главным образом для магистральных газопроводов и нефтепроводов). Они делятся на 2 типа: краны с плавающей пробкой и краны с плавающими кольцами.

Краны с плавающей пробкой бывают 2 основных типов: с металлическими кольцами со смазкой, с неметаллическими кольцами из чистых пластмасс, резин.

Сильфонные краны весьма дороги в производстве вследствие повышенных требований к точности изготовления. Наличие подъемной пробки – не позволяют применять его в вязких и полимеризующихся средах.

Федеральное агентсво по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафеда: «Транспорт и хранение нефти и газа»

Контрольная работа

на тему: «Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция»

Выполнил: студент группы ГРз-07-02

Политаев М.А.

Проверил: преподаватель

Фазлетдинов Р.А.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматура для управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой, путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

Запорная - предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;

Регулирующая - предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии;

Распределительная - предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

Предохранительная - предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды., защитная (отсечная) предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.

Фазоразделительная - предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорный элемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологических процессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводов устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Задвижки разделяют на несколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком. Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2 м.

Рисунок 1 Задвижка ЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)

Таблица 1 Технические характеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвеска подъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин с ЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второе число – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района; исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2S и СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированной и низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.

Арматура включает трубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, дроссели.

Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а также для выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Колонны подъёмных труб подвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.

Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная – на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.

Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубной головки, наружная – на муфте в крестовине.

Рисунок 2 Арматура фонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

(для УЭЦН, ППД и фонтанных скважин)

Ёлка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций.

В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Таблица 2 Технические характеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.

Фонтанные арматуры классифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:

Рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70, 105 МПа);

Схеме исполнения (6 схем);

Числу спускаемых в скважину рядов труб;

Конструкции запорных устройств;

Размерам проходного сечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).

Все фонтанные арматуры применяются с колонными головками ООК1 10"" ´ 9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головка конструкции ЦНИЛ "" ГАНГ "".

Колонные головки , как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины как инженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсадной колонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве между соседними колоннами труб.

Рисунок 3 Обвязка колонная головка ОКК1-35 К1 ХЛ

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Арматура для трубопроводов — сортамент конструкций, устанавливаемых на трубопроводы с целью управления транспортируемой средой посредством изменения фактической площади проходного сечения трубы. Технические требования и номенклатура трубной арматуры промышленного и бытового типа приведены в нормативном документе ГОСТ №52720 «Арматура трубопроводная».

В данной статье представлена классификация трубопроводной арматуры. Мы рассмотрим ее разновидности, функциональное назначение, конструктивные особенности и изучим маркировку арматурных изделий.

Cодержание статьи

Классификация трубной арматуры

Согласно положениям ГОСТ, трубная арматура разделяется на группы исходя из следующих факторов:

• функциональное назначение;
• сфера применения;
• способ управления устройством;
• способ соединения с трубопроводом;
• принцип герметизации.

Основной параметр классификации — функциональное назначение, согласно ему выделяют следующие виды трубопроводной арматуры:

1. Запорная арматура — конструкции, предназначенные для полного перекрытия потока циркулирующей по трубопроводу среды. Запорные изделия, в свою очередь, делятся на — спускную арматуру (используется для удаления транспортируемой среды из трубопровода) и контрольную арматуру (перекрывает поток и подает рабочую среду в контрольно-измерительные приборы).
2. Регулирующая арматура — применяется для регулировки пропускной способности трубопровода. Делится на дроссельную — за счет увеличения гидравлического проточного сопротивления, и запорно-регулирующую — объединяет в себе функции двух видов арматуры, наиболее часто используемая трубная арматура на сегодняшний день.
3. Защитная (отсечная) арматура — установка отсечной арматуры выполняется для защиты подключенного к трубопроводу оборудования и самой магистрали в аварийных ситуациях. Арматура перекрывает и отключает вышедшею из строя часть трубопровода из кольца циркуляции, что дает возможность произвести требуемые ремонтные работы. Разновидностью защитной арматуры является , которая предотвращает возможность обратного потока циркулирующей среды.
4. Предохранительная арматура — конструкции, в автоматическом режиме сбрасывающие избыток давления в системе, что защищает оборудование и магистраль от перегрузок.
5. Распределительная арматура — установка выполняется в два смежные трубопровода при необходимости объединения и смешивания их потоков.
6. — конструкции, используемые для либо разводки магистрали на несколько каналов. К данной группе относятся всевозможные , отводы, крестовины и т.д. Материал изготовления соединительной арматуры соответствует материалу трубопровода (налажено производство как стальных, так и полипропиленовых и полимерных изделий).

В зависимости от сферы применения, вся трубопроводная арматура делится на промышленную и бытовую. Бытовая арматура применяется для газовых трубопроводов , водопроводов и труб отопления. Класс промышленной арматуры, в свою очередь, делится на следующие группы:

• паровая;
• водяная;
• нефтяная;
• химическая;
• газовая;
• пищевая.

В отдельную подгруппу относится судовая арматура, используемая на военных и гражданских кораблях, которая имеет повышенный класс надежности.

По способу управления трубопроводная арматура делится на два вида — автоматическая и управляемая. Управляемая арматура может иметь несколько типов приводов:

• ручной привод;
• механический привод (электрического, пневматического, гидравлического либо электромагнитного типа);
• дистанционный привод — регулирующая конструкция, которая удалена от арматуры и соединяется с ней посредством передачи (вала, троса, шестеренок либо подшипников)

В зависимости от способа присоединения к трубопроводу, трубозапорная арматура бывает:

• фланцевой;
• муфтовой;
• цапковой;
• штуцерной;
• приварочной.

Последний фактор классификации — принцип герметизации арматуры , согласно которому конструкции делятся на:

• сальниковые — в месте стыка арматуры и торцевой части трубопровода размещаются сальники из асбеста, графита, фторопласта либо ;
• сильфонные — вместо эластичных материалов для уплотнения используются металлические ;
• мембранные — конструкции, в которых мембрана одновременно выполняется уплотнительную и запорную функцию;
• шланговые — в качестве уплотнительного материала используется пережимаемый резиновый шланг.

Маркировка трубопроводной арматуры

Маркировка трубопроводной арматуры выполняется в соответствии с положениями ГОСТ №4666-75 «Арматура трубопроводная». Маркировка состоит из ряда чередующихся букв и цифр , пример — 30с941нж2, где:

• 30 — тип арматуры (задвижка);
• с — материал изготовления (углеродистая сталь);
• 9 — тип привода (электрический);
• 41 — номер модели;
• нж — тип уплотняющего материала (сильфонный уплотнитель из нержавеющей стали);
• 2 — вариант исполнения.

Расшифровку каждой номенклатурной составляющей маркировки вы можете найти в таблицах ЦКБА (Центральное конструкторское бюро арматуростроения).

Принцип работы трубопроводной арматуры (видео)

Типы трубопроводной арматуры

Запорная трубопроводная арматура, наиболее распространенная разновидность арматурных изделий, имеет несколько конструктивных вариантов исполнения. Трубозапорная арматура делится на следующие типы:

• заслонка (дисковый затвор);
• вентиль (клапан);
• кран.

В которой перекрывающая конструкция перемещается параллельно движению циркулирующего потока. Существует две разновидности задвижек — клиновые и параллельные. В поток перекрывается затвором, в котором уплотнители размещены под углом друг к другу. Затвор, в зависимости от конструктивного исполнения, может быть жестким, эластичным либо выполненным в виде двух дисков из легированной стали.

Задвижки делятся на виды согласно . Конструкции с вращаемым (не выдвижным) шпинделем, применяются в трубопроводах, транспортирующих коррозийно нейтральные среды, длительное пребывание в которых шпинделя не провоцирует разрушение материала (нефть, вода), во химической промышленности практикуется установка заглушек с выдвижным шпинделем. Мощные стальные задвижки способы выдерживать давление потока до 25 мПа .

Вентиль — арматура, выполняющая перекрытие потока за счет возвратно-поступательного движения затвора внутри трубопровода. Вентиль, в большинстве случаев, имеет плоский затвор, сечение которого соответствует внутреннему диаметру трубы. Вентиля изготавливаются с фланцевым соединением , обеспечивающим высокий уровень герметичности.

В зависимости от материала , стальным (нержавейка либо легированная сталь) либо бронзовым. Существуют прямоходные, угловые и смесительные вентили, установка последних выполняется при необходимости поддержания требуемой температуры, концентрации либо плотности транспортируемой среды.

Заслонка — арматура, перекрывающая трубопровод за счет вращения вокруг собственной оси запирающего диска. Заслонки конструктивно схожи с вентилями, однако они имеют значительно меньшие габариты и более обширную сферу использования — данная арматура, помимо промышленности, востребована в тепло и водоснабжении, канализационных системах.

Кран — наиболее распространенная разновидность запорно-регулирующей арматуры в бытовой эксплуатации. Запирающая часть в кране размещается по направлению потока циркулирующей среды, она может выполняться в виде либо конусного элемента.

Запорные краны могут устанавливаться на трубопроводы, транспортирующие жидкую либо газообразную среду. К преимуществам данной арматуры относятся компактные габариты, простота и ремонтопригодность конструкции, минимальное время активации.

В зависимости от тип конструкции краны могут быть проходными, угловыми либо (трехходовыми), в которых к центральному выходному отверстию подсоединены два входных патрубка, что позволяет смешивать несколько рабочих сред между собой.