Трубопроводная арматура: что это, классификация, виды, особенности

У этого термина существуют и другие значения, см. Арматура. Памятник водопроводу в Мытищах, на вершине разноцветные задвижки

Арматура водопроводной сети это

Базовым оборудованием водопроводной сети являются водопроводные трубы. Именно по ним вода транспортируется в заданное место.

Однако трубопровод будет бесполезен, без водопроводной арматуры. С помощью неё мы можем перекрыть или открыть водопровод, защитить его от повышения давления, распределить воду по потребителям и решить массу других нужных задач.

Классификация

Трубопроводный транспорт – лидер, среди остальных колесных и без колесных транспортных средств, по перевозке грузов. Развернутая длина всех российских магистралей составляет более 250 тысяч километров.

Для управления таким народным достоянием нужны специальные технические средства, коими и является трубопроводная арматура. Она бывает 3 видов:

  •                     сантехническая;
  •                     промышленная;
  •                     лабораторная.

content_img.png
Рис. 1 Виды трубопроводной арматуры

К сантехнической арматуре относятся устройства, предназначенные для регулировки и перекрытия водопроводов квартир, домов и частных предприятий. Это вентили, краны, смесители и другие приборы.

Рабочая среда – жидкость, газ, пульпа или другое вещество, текущее по трубе.

К лабораторной арматуре относятся устройства, которые работают в ограниченных условиях без воздействия давления и высокой температуры. Всяческие бобышки, трубки, защитные оправы, нужные для выполнения точных замеров, отбора проб и других лабораторных манипуляций.

К промышленной арматуре относятся устройства, которые управляют рабочей средой. Под управлением понимается:

  •                     остановка;
  •                     перенаправление;
  •                     регулировка.

Регулировка среды в трубе подразумевает контроль и изменение (при необходимости) основных ее параметров (давление, температура).

Арматура делится на общепромышленную и специальную. Для каждой отрасли выпускается своя, особая трубопроводная арматура, с определенными параметрами и конструкцией. Такие устройства нужны:

  •                     коммунальщикам;
  •                     газовикам;
  •                     нефтяникам;
  •                     топливникам;
  •                     химикам;
  •                     судостроителям.

По «просьбам всех нуждающихся», заводы арматуростроения выпускают специфическую продукцию, выполняющую конкретную задачу.

Виды промышленной арматуры

Видовая классификация нужна для четкого разграничения характера работы и выполняемых функций. В соответствии с этим, различают следующие подгруппы трубопроводной арматуры.

1.                  Запорная (на рисунке А). Полностью отключает поток газа или жидкости. Ставится на границах участков трубопровода, перед емкостями, котлами и другими агрегатами.

2.                  Обратная (Б). Не дает веществу течь в другую сторону. Защищает агрегаты, насосы и станции от неблагоприятных последствий обратного тока.

3.                  Предохранительная (В). Защищает агрегаты и узлы, работающие под давлением. Не допускает превышения основных параметров рабочей среды, сбрасывая излишки в окружающую среду.

4.                  Регулирующая (Г). Служит для регулировки основных параметров, изменяя скорость подачи, напор, давление посредством изменения расхода.

5.                  Отключающая (Д). Перекрывает поток вещества при превышении основных параметров.

Также существуют комбинированные модели трубопроводной арматуры, которые совмещают сразу несколько функций.

content_img.png

Рис.2 Виды промышленной арматуры

По принципу воздействия на рабочий орган, который выполняет ту, или иную функцию регулировки, арматура бывает управляемой и автономной.

Автономность в общем понимании – характеристика системы, поведение которой не зависит от внешних факторов, а определяется ее внутренними основаниями. Применительно к арматуре – автоматическое действие от рабочей среды.

К автономной арматуре относится:

  •                     обратная;
  •                     предохранительная;
  •                     отключающая.

К управляемой – запорная и регулирующая. Последняя может предусматривать и автоматическое срабатывание от вещества. Для этого в ней устанавливается чувствительный датчик, который «решает» когда нужно вмешаться.

По объему поставляемых устройств на предприятия, в ведении которых находятся трубопроводные системы и магистрали, 1 и 2 место занимают запорная и обратная арматура. По конструкции эти виды являются самыми простыми и надежными.

Соединительная арматура трубопроводов

В процессе монтажа трубопровода возникает необходимость соединения труб различающихся материалов (из стали, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых) и значений диаметра между собой или должен быть встроен фланцевый элемент в состав сети на участке особой важности, где возможна аварийная ситуация. В данном случае используется соединительная арматура – вспомогательные детали стыковки (фланцевые адаптеры, хомуты, соединительные муфты, заглушки, отводы, крестовины, тройники), не имеющие в своей конструкции запорно-регулирующего механизма.

Арматура трубопроводная

Стальные соединительные элементы подходят к любым типам трубопроводов, так как прочны и способны выдерживать высокие нагрузки

Такая арматура позволяет производить быстрый, прочный монтаж, замену деталей, ревизию и ремонт трубопровода. Способ соединения выбирают для каждого вида труб по назначению. Стыковка для металлопластиковых труб предпочтительна обжимная, а для полипропиленовых – сварная. Стык получается добротный, герметичный, долговечный. Диаметр соединительной арматуры варьируется от 25 до 2020 мм, номинальное давление от 1 МПа до 4 МПа. Материал изготовления: чугун, сталь, пластик. Тип соединения – резьбовой, фланцевый, обжимной.

Соединительная трубопроводная арматура из нержавеющей стали особенно прочна, устойчива к агрессивным средам, коррозии, температуре, износу, поэтому незаменима в химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической промышленности, а так же АЭС.

Привод

Трубопроводная арматура выпускается с 3 типами приводных механизмов:

  •                     ручным;
  •                     механическим;
  •                     дистанционным.

Ручной привод выполняется в виде штурвала, рукоятки или вентиля, и зависит от типа и размера устройства. Для управления такой арматурой необходимо непосредственное участие человека.

Механический привод представлен редуктором, работающим от непосредственного воздействия персонала, а также автоматическим устройством, действующим от управляющей среды.

Управляющая среда – энергия, которая воздействует на привод, приводящий затвор в движение.

Затвор – основная деталь арматуры, непосредственно с помощью, которой устройство выполняет свое назначение.

Дистанционный привод бывает 2 типов.

1.                  Ручной – затвор перемещается при помощи воздействия человека на привод, расположенный удаленно от арматуры. Соединения привода с устройством в этом случае происходит посредством передачи (цепи/тросы, валы, подшипники, шестерни).

2.                  Автоматический. В системе присутствует командная среда, которая передается из единого диспетчерского пункта на автоматическое устройство, установленное на арматуре.

Командная среда – сигнал, приводящий в действие автоматический привод.

Познакомимся с каждым типом приводов предметно.

Ручной

При комплектации трубопроводной арматуры ручным приводным механизмом, затвор приводится в движение с помощью штурвала (маховика).

content_img.png

Рис.3 Варианты исполнения ручного привода

На рисунке 3 видно, что конструкции ручных механизмов отличаются. К примеру, на задвижке установлен массивный штурвал, с помощью которого можно перевести затвор в нижнее или верхнее положение, приведя в движение гайку и шпиндель. На кране и дисковом затворе имеются рукоятки, воздействуя на которые, их запорные органы перекрываются.

Выбор типа привода зависит от габаритов арматуры, принципа передачи усилия от рукоятки и характера движения затвора. На задвижке передача усилия происходит через резьбовое соединение гайки и шпинделя, а запорный орган движется перпендикулярно потоку рабочей среды от штурвала.

А вот на кране и затворе усилие передается непосредственно от рукоятки. Запорные органы здесь  расположены по-другому:

  •                     у крана затвор шаровидной формы расположен в протоке и вращается вокруг своей оси;
  •                     у дискового затвора диск тоже находится в протоке и вращается вокруг своей оси, перпендикулярной потоку среды.

Чем больше диаметр проходной части арматуры, тем больше гидравлическое сопротивление, оказываемое на затвор. Отсюда вытекает необходимое усилие, которое надо приложить человеку, чтобы перекрыть трубу. При больших показателях гидравлического сопротивления, перевести затвор в положение «закрыто» ручным приводом очень трудно.

Механический

Приводы данного типа бывают с исполнительным механизмом в виде понижающего передачу редуктора и автоматического устройства.

content_img.png

Рис. 4 Варианты исполнения механического привода

Кроме изображенных на рисунке 4 типов механических приводов, существуют электромагнитные и гидроприводы.

Механический редуктор играет роль понижающего обороты устройства. Достоинством данного вида является возможность работать на арматуре большого диаметра без затрат на управляющую среду (энергия). Но есть и недостаток: за счет облегчения требуемой нагрузки на штурвал, возрастает количество оборотов для полного перекрытия потока. А это влечет за собой потери времени.

Принцип работы электропривода аналогичен механическому редуктору, за исключением наличия двигателя.  Он воздействует на шпиндель, открывая и закрывая затвор за считаные секунды. Для снижения требуемой мощности электродвигателя, дополнительно устанавливается понижающий редуктор. Но так как на стандартном 220 В аппарате, со стандартной частотой тока в 50 ГЦ количество оборотов на валу достигает 3000, понижающий редуктор здесь необходим.

Принцип действия пневматического и гидроприводов похож, за исключением управляющей среды. В первом случае шток приводится в движение за счет давления воздуха, во втором – воды.

Шток – подвижная деталь без резьбы, передающая усилие от привода на затвор.

Установка пневматического и гидроприводов осуществляется на отсечную арматуру, от которой требуется моментальное срабатывание.

Дистанционный

Этот тип привода необходим для ускорения работы магистрали, а также при установке арматуры в местах, получить быстрый доступ к которым невозможно.

При обслуживании многотысячных километражей нефте-газопроводов, проходящих через «реки и океаны», установка дистанционного привода – вынужденная необходимость.

content_img.png

Рис. 5 Дистанционный привод

На рисунке 5 слева изображена схема ручного дистанционного привода. При помощи маховика (1), оператор передает крутящий момент на цепную передачу (4). Через систему цепей (валов) и поворотных редукторов (3), крутящий момент передается на штурвал арматуры (5), который, в свою очередь, сообщает движение затвору, перекрывая поток.

Такая система применяется в случаях установки трубопроводной арматуры в стесненных местах (технологические люки, загроможденные трубами отсеки, производственные помещения и др.)

На рисунке справа изображен пульт управления арматурой. Распоряжение приводом в этом случае осуществляется удаленно, из кабинета диспетчера. На пульт выведены кнопки открытия/закрытия затвора, лампочки сигнализации неисправности.

Дополнительно установлены блокировочные рукоятки, при включении которых управление приводом кнопками открытия/закрытия невозможно. Эта мера безопасности используется при проведении работ на магистрали, которые сопровождаются разгерметизацией системы. Рукоятка блокировки исключает человеческий фактор, который зачастую является причиной аварий на производстве.

Автономные приводы

Приводные механизмы такого типа применяются на отсечной, обратной, защитной и предохранительной арматуре. Автономный привод может быть исполнен в виде:

  •                     пружины двустворчатого диска;
  •                     разрывной мембраны;
  •                     пружины затвора и др.

Принцип действия автономного привода такой: при достижении определенных параметров рабочей среды и под ее воздействием, арматура автоматически срабатывает. Например:

  •                     при изменении направления потока в трубе, двустворчатый диск закрывает поток;
  •                     при повышении давления до критической отметки разрывается мембрана;
  •                     при увеличении скорости потока или давления, отводится пружина затвора.

Действие данного привода происходит от воздействия среды на рабочий орган арматуры без человеческого или иного (энергия) вмешательства.

Типы арматуры

Проще всего понять, что такое трубопроводная арматура, ознакомившись с ее типами. А вот такие трубопроводные изделия используются на современных магистралях:

  •                     задвижки (бывают с выдвижным и невыдвижным шпинделем);
  •                     клапаны (вентили);
  •                     дисковые затворы;
  •                     обратные клапаны;
  •                     краны (шаровые, конусные);
  •                     заслонки;
  •                     конденсатоотводчики.

Каждый тип имеет индивидуальную конструкцию, типоразмер, принцип действия, привод, способ герметизации, и другие особенности.

content_img.png

Рис. 6 Типы арматуры

Материал корпусных деталей и запорных органов зависит от рабочей среды (ее основных параметров), для которой предназначен тот или иной тип арматуры.

Тип затвора

Различают несколько типов затворов:

  •                     лист;
  •                     диск;
  •                     клин;
  •                     тарелка;
  •                     упругая мембрана;
  •                     шланговый клапан

 Первые 3 типа затворов устанавливаются на задвижках. Вне зависимости от вида затвора, его перемещение происходит перпендикулярно току среды. Для обеспечения определенной степени герметичности, уплотнительные поверхности задвижки изготавливаются из разных материалов.

Уплотнительная поверхность – контактная часть диска (клина) и кольца корпуса, которая обеспечивает заданную степень герметичности.

Герметичность – свойство арматуры препятствовать распространению среды в разделяемых патрубках (полостях).

content_img.png

Рис. 7 Клиновой затвор

Задвижка, имеющая листовой затвор, называется шиберная.

Клин от диска отличается взаимным расположением уплотнителя. Соответственно, у клина они расположены под углом друг к другу, а у диска – параллельно.

Конструкция клинового затвора может быть:

  •                     жесткая;
  •                     упругая;
  •                     составная.

При жестком исполнении, клин плотно входит в предусмотренное седло корпуса.

Седло – выемка в нижней части корпуса задвижки, в которой установлены уплотнительные кольца, которые могут быть литыми или запрессованными с натягом.

Упругая конструкция позволяет дискам взаимно устанавливаться в седло. Если в затворе присутствуют неточности обработки уплотнителей, упругая сердцевина позволяет сгладить этот недостаток.

Аналогичным образом работает составной клин, выполненный из двух дисков. Подвижность упругой и составной конструкции снижает качественные требования обработки (шабрения) уплотнительных поверхностей.

Шабрение – процесс обработки уплотнительных поверхностей, для придания им точной взаимной геометрии.

Для особо ответственных трубопроводов, транспортирующих опасные химические вещества, проводят прецизионную электромеханическую обработку уплотнителей. Такие затворы имеют высокий класс герметичности.

Тарельчатый

Такой тип затворов устанавливается на клапанах (вентилях). В отличие от запорного органа задвижки, тарельчатый затвор перемещается параллельно току среды.

Тарельчатый затвор долговечнее, нежели клиновый. Дело в характере движения. Если в задвижке клин перемещается по уплотнительным поверхностям колец в корпусе, то у тарелки это движение отсутствует. Из-за отсутствия трения уплотнителей, тарельчатый затвор дольше сохраняет свои геометрические параметры и заявленный класс герметичности.

content_img.png

Рис.8 Тарельчатый затвор

Клапаны используют для трубопроводов сравнительно небольшого диаметра (до 250-300 мм). Это обусловлено большим, нежели у задвижки, гидравлическим сопротивлением на тарелку.

Мембранный и шланговый

Мембранный клапан представляет конструкцию, запорный орган которой сделан из упругой резины, усиленной металлическими пластинами или другим упругим материалом.

Шланговый затвор выполнен вставками в проходное отверстие армированной резиновой трубки, с высокой степенью упругости. Перекрытие тока происходит за счет сжимания этой трубки посредством внешнего механического воздействия.

Мембранная и шланговая арматура используется на трубопроводах химической промышленности. Эластичная резина выполнена из агрессивно стойких материалов.

Клапаны используют для трубопроводов сравнительно небольшого диаметра (до 250-300 мм). Это обусловлено большим, нежели у задвижки, гидравлическим сопротивлением на тарелку.

content_img.png

Рис.9 Мембранный затвор

Кроме перечисленных типов затворов существуют также шаровые, конусные и цилиндрические.

Производители

ОАО Благовещенский арматурный завод — крупный производитель стальной трубопроводной арматуры, расположен в городе Благовещенск Республики Башкортостан.

Конструктивные особенности

К основным конструктивным особенностям трубопроводной арматуры относятся:

  •                     конструкция корпуса;
  •                     конструкция патрубков;
  •                     формообразование корпуса.

Разберем каждый параметр подробно.

Конструкция корпуса

Трубопроводная арматура может выполнять функцию поворота магистрали. Для этого выпускаются устройства с угловым расположением патрубков. Стандартный угол составляет 900. Для каждого индивидуального предприятия, по его заказу, заводы изготавливают нестандартные углы поворота.

Обыкновенная, прямолинейная арматура называется проходной. В таком устройстве центры присоединительных патрубков находятся на одной линии.

По диаметру протока арматура может быть полнопроходной и неполнопроходной. Например, если в паспорте указан диаметр условного прохода 300мм, то для неполнопроходного устройства внутренний диаметр будет равен 250мм. Для полнопроходной внутренний диаметр, соответственно, равняется 300мм.

Под внутренним диаметром понимается размер проходного сечения седел корпуса.

Не во всех полнопроходных устройствах внутренний диаметр равен заявленным параметрам в паспорте. К примеру, для задвижки, диаметром условного прохода 350мм, размер проходного сечения может быть равен от 331мм до 350мм. Такие параметры полнопроходных задвижек регламентируются стандартами арматуростроения. Данный диапазон сечения находится в допуске.

Конструкция патрубков

Патрубками называются входное и выходное отверстие арматуры. Для герметичного присоединения устройства к трубопроводу, способ крепления должен отвечать стандартам.

А вот какими способами патрубки соединяются с трубопроводом.

1.                  Фланец. Имеет форму диска с проточками и отверстиями для крепления болтами.

2.                  Цапковая гайка. Имеет внутреннюю резьбу с одной стороны, а с другой, отверстие под внутренний штуцер с клыками.

3.                  Муфта. Имеет внутреннюю резьбу на каждом патрубке.

4.                  Штуцер. Обыкновенная гладкая или ребристая трубка меньшего диаметра, нежели проходное отверстие.

5.                  Соединение под приварку. Патрубок имеет специальную разделку кромки для выполнения сварочных работ.

На промышленных трубопроводах самым распространенным способом крепления является соединение фланцем и под приварку. Эти два типа крепления выдерживают самые большие нагрузки, имеют отличные показатели герметичности, надежности и долговечности.

Штуцер используют для присоединения шлангов к вентилям. Для улучшения герметичности соединения используется хомут.

Муфты чаще всего встречаются на сантехнической арматуре. А вот цапковый способ имеет ограниченную сферу применения. Его устанавливают на пожарные гидранты, краны и рукава.

Формообразование

По способу формообразования корпуса, арматура бывает:

  •                     литая (детали изготовлены методом литья в формы);
  •                     литосварная (отлитые детали соединяются методом сварки);
  •                     штампосварная (штампованные части корпуса сварены между собой);
  •                     литоштампосварная.

Для соединения корпусных деталей арматуры применяется электродуговая сварка. На технологических линиях заводов-изготовителей устанавливаются специальные станки, снабженные компьютерным управлением (ЧПУ).

Штамповка корпусных деталей происходит под мощными прессами. Для этого разогретую болванку помещают в форму. Под воздействием нагрузки от пресса, болванка получает требуемые параметры. 

Выбор того или иного способа формообразования зависит от марки металла.

Маркировка трубопроводной арматуры

Для ориентирования в видах фитингов, используются специальные обозначения. В них указаны основные технические параметры изделий. Разные производители устанавливают свою маркировку. Наиболее популярной считают маркировку АО «Научно-производственная фирма «ЦКБА». В ней приведены таблицы, указывающие тип изделия, способ привода, материал изготовления, прочие обозначения.

Маркировка арматурных изделий

В качестве примера расшифруем следующее обозначение: 13бр042нж – запорный клапан, латунный, уплотнение из нержавейки, имеет дистанционное управление, модель 42. Иногда используют буквенную маркировку: КШ – шаровой кран, КТС – трехходовой стальной кран и другие.

Кламповое быстросъёмное соединение (Tri-Clamp)


Современное быстросъемное соединение для трубопроводной арматуры, применяемое в основном в пищевой промышленности, фармакологии и других отраслях, где важна стерильность, чистота. Ведь этот тип присоединения позволяет регулярно снимать и чистить, дезинфицировать оборудование, установленное этим креплением.

Кламповое соединение состоит из двух штуцеров, уплотнителя и хомута. Хомут прижимает два штуцера к уплотнителю и друг к другу, в результате чего образуется герметичное соединение. Что представляет из себя такой зажим, мы предлагаем вам изучить по видео.

Штуцеры привариваются к участку труб, где необходимо установить трубопроводную арматуру. Затем достаточно затянуть хомут, и оборудование зафиксировано. Однако установка трубопроводной арматуры с таким типом присоединения нецелесообразна, если нет необходимости регулярно снимать и ставить обратно краны или затворы.

Металл для корпусных деталей

Трубопроводная арматура изготавливается из:

  •                     чугуна;
  •                     стали;
  •                     латуни;
  •                     алюминия;
  •                     никеля;
  •                     титана.

Арматуру, применяемую в трубопроводах коммунальных систем, обычно делают из чугуна GGG40 или 50. Это серый шаровидный чугун. Кроме этого сплава в арматуростроении применяются ковкие и высокопрочные чугуны. Различные добавки в сплав обеспечивают арматуре:

  •                     жаростойкость;
  •                     кислотоупорность;
  •                     щелочестойкость;
  •                     и антифрикционные свойства.

Из чугуна делают отливки корпусов, штурвалов и затворов.

Стали

Сталь обладает лучшими (нежели чугун) прочностными характеристиками. Так как сталь пластична, ее используют для изготовления ответственных конструкций, работающих под высоким давлением.

Пластичность – характеристика металла, которая выражается в способности выравнивать силовые напряжения, вызванные внешним воздействием (давлением рабочей среды).

Для изготовления корпусных деталей используют углеродистую сталь, марки 25Л или 35Л.

Затворы, контактирующие с рабочей средой, делают из легированных сплавов с добавлением титана, никеля и хрома. Благодаря антикоррозионным свойствам этих добавок, уплотнители получают отличную сопротивляемость коррозии, механическим воздействиям и усталости.

Цветные металлы

Из латуни, меди и бронзы, в основном делают сантехнические вентили и краны. Также бронзовые и латунные сплавы применяются в криогенной арматуре, работающей при экстремально низких температурах (менее -1530С). С понижением температуры рабочей среды, механические и прочностные свойства латуни повышаются.

Так как латунь имеет отличные антифрикционные свойства (устойчивость к истиранию), она  используется при изготовлении подвижных деталей (например, ходовой гайки).

Титан служит добавкой в легированных сталях, которые применяют для наплавок уплотнительных поверхностей.

Давление номинальное, рабочее и пробное

Во всех нормативных документах обозначается PN и измеряется МПа (мега Паскали). На сайтах российский производителей трубопроводной арматуры чаще всего обозначается Ру с единицей измерения в атм.

Соотносятся МПа с атм. так:

1 Мпа = 10 атм.

Номинальным называется максимальное давление, при котором возможна нормальная эксплуатация арматуры при температуре транспортируемого вещества 200С. В таком режиме корпусные детали не подвергаются деформации, а само устройство гарантированно отслужит свой полный ресурс.

PN отражает наибольшее давление при температуре вещества только 200С. Это означает, что при больших температурах, максимальное давление снижается.

Соотношение максимального давления от температуры можно посмотреть в таблице, приведенной ниже.

content_img.png

Таблица 3 Зависимость температуры от давления

Рабочее давление – это максимальное давление в трубе, при заданной температуре.

Арматура для частных потребностей

В большинстве случаев, пользуются спросом такие изделия:

  1. Вентили. Это фитинги, каковые или регулирует степень прохождения потоков, или по большому счету перекрывают трубу.
  2. Задвижки. Изделия кроме этого блокируют прохождение сред в системы посредством перпендикулярного (относительно направления потоков) расположенного клапана.
  1. Затворы. Запор имеет форму диска, который при необходимости поворачивается в трубы и образует весьма герметичную блокировку.

Получается, что ремонт трубопроводной арматуры дома как правило подразумевает работу с вентилями. Другими словами как раз они и имеется самые популярные изделия на таких объектах.

Исходя из этого на обзоре вентилей стоит остановиться подробнее.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки