3.4 Промышленная трубопроводная арматура

Под термином "арматура трубопроводная" понимают устройство, устанавливаемое на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для управления (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, газоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т.п.) путем изменения площади проходного сечения.

По области применения трубопроводную арматуру принято разделять на:

1. промышленную трубопроводную арматуру общего назначения. Эта арматура предназначена для использования в различных отраслях промышленности (системы водопровода, канализации и т.д.) и изготавливается большими сериями;

2. промышленную трубопроводную арматуру для особых условий работы. Сюда относят арматуру для энергетических установок с высокими параметрами, арматуру для абразивных, агрессивных и высокотоксичных сред;

3. специальную арматуру. К такой арматуре относят арматуру для АЭС, судовых энергетических установок, арматуру для объектов Минобороны и т.д. Специальная арматура конструируется и поставляется по отдельным заказам;

4. судовую и транспортную арматуру. Эта арматура выпускается для работы в специфических условиях эксплуатации на транспортных средствах, в том числе на судах речного и морского транспорта. К ней предъявляют повышенные требования по условиям управления и эксплуатации, массогабаритным характеристикам и ряду других параметров;

5. сантехническую арматуру. Эта арматура предназначена для оснащения различных бытовых устройств, имеет небольшие DN, проста в управлении, и к ней предъявляются повышенные требования по дизайну. Выпускается, как правило, на поточных линиях специализированных предприятий.

В процессе эксплуатации на трубопроводную арматуру воздействуют:

а) Рабочая среда (физико-химические свойства рабочей среды, рабочее давление, рабочая температура).

Под рабочей средой подразумевается среда, для которой предназначена трубопроводная арматура. Рабочее давление (Рр) — наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры. В зависимости от степени агрессивности рабочие среды делятся на три группы:

1. неагрессивные и малоагрессивные (скорость коррозии менее 0,1 мм/год);

2. среднеагрессивные (скорость коррозии 0,1 — 0,5 мм/год);

3. высокоагрессивные (скорость коррозии более 0,5 мм/год).

б) Управляющая среда, управляющее давление.

Под управляющей средой понимают среды, подаваемые в привод (пневматический, гидравлический) для создания перестановочного усилия на рабочем органе.

Управляющее давление обычно задается в определенном диапазоне значений давлений управляющей среды, обеспечивающем нормальную работу привода арматуры.

в) Командная среда, командное давление.

Под командной средой понимают среду, передающую команду (сигнал) от системы автоматического регулирования к позиционеру или другому виду реле.

Командное давление задается в установленном диапазоне значений давлений командной среды, обеспечивающем нормальную работу позиционера или другого вида реле.

В целях стандартизации и унификации в арматуростроении используется термин "номинальное давление". Под номинальным давлением понимают наибольшее избыточное давление при температуре среды 20°С, при котором допускается длительная работа арматуры при выбранных материалах и прочностных характеристиках, соответствующих этой температуре.

В зависимости от давления среды технологические трубопроводы и трубопроводная арматура делятся на:

- вакуумные (давление среды ниже 0,1 МПа абс.);

- низкого давления (PN от 0 до 1,5 МПа);

- среднего давления (PN от 1,5 до 10 МПа);

- высокого давления (PN от 10 до 80 МПа);

- сверхвысокого давления (PN от 80 МПа).

По температурному режиму арматура делится на:

- криогенную (рабочие температуры ниже-153 °С);

- для холодильной техники (рабочие температуры от —153 до —70 °С);

- для пониженных температур (рабочие температуры от -70 до —30 -С);

- для средних температур (рабочие температуры до +455 °С);

- для высоких температур (рабочие температуры до +600 °С);

• жаропрочную (рабочие температуры свыше +600 °С).

По методу управления существующие конструкции арматуры делятся на управляемые и автоматически действующие.

Управляемая арматура (непрямого действия) выполняет рабочий цикл по соответствующим командам извне. Команду подает оператор или автоматически действующие приборы управления. К автоматически действующей арматуре относят арматуру, у которой рабочий цикл осуществляется под воздействием рабочей среды, без посторонних источников энергии.

Основные типовые конструктивные элементы трубопроводной арматуры:

1. блок "корпус-крышка" устанавливается непосредственно на трубопроводе или монтируется на управляемом объекте (агрегате, сосуде и т.д.). Образует герметически изолированную от внешней среды полость, внутри которой перемещается рабочий орган. Корпус имеет в проточной части проходное отверстие (седло). По форме корпуса подразделяются на проходные, прямоточные и угловые.

2. рабочий орган. Подвижная деталь (узел), предназначенная для перекрытия (полного или частичного) проходного отверстия в корпусе. Для различных конструкций рабочим органом служат: золотник, диск, клин, плунжер, пробка и т.п.

Рабочий орган может совершать поступательное или поворотное движение относительно оси потока.

3. детали, предназначенные для передачи усилия перемещения рабочему органу. В качестве таких деталей используются шток, шпиндель, вал, рейка.

4. привод - обеспечивает управление арматурой и может быть как ручным, так и механическим.

По месту расположения он может быть местным (насадным, встроенным) и дистанционно расположенным.

5. соединение корпуса с трубопроводом имеет следующие конструктивные решения:

патрубки под приварку, фланцевые, резьбовые.

6. узел уплотнения крышки служит для герметизации подвижного сопряжения штока, шпинделя, вала с крышкой. Имеет следующие исполнения: сальниковое, сильфонное и мембранное.

В арматуростроении используются следующие группы конструкционных материалов:

7. стали (нелегированные, легированные, высоколегированные со специальными свойствами);

8. чугуны (с пластинчатым графитом, ковкие, высокопрочные);

9. цветные металлы;

10. специальные металлы и сплавы;

11. полимерные материалы.

В арматуростроении также применяют покрытия стенок базовых элементов различными полимерными материалами. Среди них - резина, пентапласт, полиэтилен, фторопласты и рад других.

По функциональному назначению (виду) трубопроводная арматура подразделяется на:

1. запорную. Предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл "открыто - закрыто").

2. регулирующую. Предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. К ней относятся: регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня жидкости, дросселирующая арматура и т.п.;

3. распределительно-смесительную (трехходовую или многоходовую). Эта трубопроводная арматура предназначена для распределения рабочей среды по определенным направлениям или для смешения потоков среды (например, холодной и горячей воды). Сюда относятся распределительные клапаны и краны;

4. предохранительную. Предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды. Сюда относятся: предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны;

5. защитную. Предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или предусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды и для отключения потока без выброса рабочей среды из технологической системы. Сюда относятся: обратные клапаны, отключающие клапаны;

6. фазоразделительную. Предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

По характеру взаимодействия рабочего органа с потоком среды арматура подразделяется на:

1. задвижки - рабочий орган у них перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используются преимущественно в качестве запорной арматуры. Разновидностью этого типа арматуры являются шланговые задвижки, у которых перекрытие потока среды осуществляется запорным органом, Пережимающим эластичный шланг, внутри которого проходит транспортируемая рабочая среда;

2. клапан - запорный или регулирующий рабочий орган у них перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды в седле корпуса арматуры. Разновидностью этого типа арматуры являются мембранные клапаны, у которых в качестве запорного элемента используется мембрана. Мембрана фиксируется по внешнему периметру между корпусом и крышкой, выполняет функцию уплотнения корпусных деталей и подвижных элементов относительно внешней среды, а также функцию уплотнения запорного органа";

3. кран - запорный или регулирующий рабочий орган у них имеет форму тела вращения или его части; поворачивается вокруг своей оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды;

4. затворы - запорный или регулирующий рабочий орган у них имеет форму диска и поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной.

Термины, определяющие обозначение трубопроводной арматуры:

1. типоразмер арматур - конструкция трубопроводной арматуры, регламентированная условным проходом и номинальным или рабочим давлением, имеющая обозначение группового основного документа (основного исполнения изделия);

2. тип арматуры - классификационная единица, характеризующаяся взаимодействием рабочего органа с потоком среды и определяющая основные конструктивные особенности трубопроводной арматуры.

Пример: задвижка клиновая с выдвижным шпинделем;

3. исполнение арматуры - определяет конкретные решения вариантов технических характеристик, указанных в технических условиях на изделие. Исполнение соответствует конкретному коду ОКП. Например, исполнение по вариантам рабочих сред, конструкционных материалов.

9