Запорная арматура — виды и типы, строение, материал изготовления

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.

Фото - запорный клапан для муфтового соединения

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.

Запорные устройства: классификация и применением

Основные виды запорной арматуры для трубопроводов — задвижки, вентили, клапаны, краны и затворы. Для задвижек характерно движение запирающего элемента под прямым углом к продольной оси трубы, для клапанов — параллельно.

Вентили

Возможно применение вентилей на запорных изделиях диаметром до 0,3 м. Часто они применяются в конечных (тупиковых) участках системы во время ремонта. Запирающий элемент, нередко представляющий собой тело вращения или его часть, поворачивается вокруг оси, расположенной по отношению к оси трубы под произвольным углом. Могут использоваться вентили в качестве не только запорной, но и регулирующей арматуры.

Задвижки

Задвижки — это запорные элементы небольшой длины, предназначенные для работы в системах с малым гидравлическим сопротивлением.

По конструкции они бывают клиновыми (с составным, упругим, цельным клином) и параллельными (шиберными). В системах с небольшим давлением применяются задвижки последнего типа.

Основное предназначение задвижек — выполнять запорные функции; в большинстве случаев как регулирующие элементы они не используются. Во время работы задвижки могут быть выставлены в две возможные позиции: закрыто или открыто.

Лучше всего применять такие элементы в полнопроходных системах, то есть при отсутствии уменьшения сечения труб в патрубках. Например, задвижки идеальны для использования в магистральных трубопроводах, где рабочая среда перемещается непрерывно и с высокой скоростью.

Отличительная конструктивная особенность задвижки – присутствие шпинделя, который, в зависимости от конструкции, выдвигается или нет.

Как уже отмечалось, задвижки бывают двух основных типов: шиберные и клиновые.

В конструкцию шиберных элементов включён металлический клин, при движении разрезающий инородные элементы рабочей среды. Шиберными задвижками оснащаются трубопроводы для фекальных стоков, целлюлозно-бумажного производства и т.д.

В случае же необходимости проведения периодического ремонта элементов системы устанавливают клиновые задвижки, состоящие из чугунного корпуса, внутри которого установлен соединённый с клином вращающийся шпиндель. Клиновые задвижки используют при обслуживании систем транспортировки газов и жидкостей, не реагирующих с материалом изготовления трубопровода. Корпус и крышка таких изделий свариваются из вырезанных из листовой коррозионностойкой или углеродистой стали деталей.

Клапаны

Предназначение клапанов – открываться и закрываться при определённых условиях, например, при достижении какого-либо уровня давления или смене направления движения рабочей среды.

Изделия подразделяют на одно- и двухсёдельные, причём обычно в производстве используется второй тип, одновременно осуществляющий распределительные и регулирующие функции.

Основываясь на направлении протекания рабочей среды, клапаны делят на угловые (направление меняется на 90°), проходные (направление не меняется) и прямоточные (линия движения среды выпрямляется).

Читайте также  Подготовка поверхности перед укладкой керамической плитки

Чтобы полностью перекрыть движение потока внутри труб, используют запорные клапаны. Эта арматура обеспечивает максимальную надёжность и герметичность системы.

Если возникает необходимость не допустить смены движения рабочей среды (к примеру, при выходе из строя насоса и повреждении или обрыве несущего канала), используют обратные клапаны.

С помощью регулирующих клапанов можно контролировать количество подаваемой в систему жидкости или газа, изменяя размер входного отверстия.

Запорно-регулирующие клапаны, как ясно из названия, осуществляют одновременно две функции.

Краны

Более универсальный вариант трубопроводной арматуры – краны. Их можно использовать как запорные, регулирующие или распределительные устройства. Подходят краны для любых, в том числе вязких, жидкостей и газов. Ремонт этих приспособлений требует больших усилий и наличия опыта.

Краны состоят из затвора (или пробки) шарообразной, конусообразной или цилиндрической геометрии, с отверстием в центре, и корпуса. Производятся эти запорные элементы из латуни, бронзы, чугуна и стали, а в случае более агрессивных внутренних условий – из фарфора или специального пластика.

Краны принято подразделять на группы в зависимости от:

  • направления движения потока и количества патрубков (проходные, трёхходовые, угловые, многоходовые);
  • принципа движения затвора (с отжимом, или подъёмом, или с вращением, без подъёма, затвора);
  • способа управления (ручные, с электро-, пневмо-, гидроприводами);
  • геометрии затвора (игольчатые, конусные, шаровые, цилиндрические);
  • способа обеспечения герметичности (сальниковые или натяжные).

Типы трубопроводной арматуры

Несмотря на многообразие видов устройств, относящихся к арматуре трубопроводных систем, специалисты выделяют их четыре основных типа. Отнесение арматуры к тому или иному типу осуществляется с учетом конструкционных особенностей оборудования. Они могут выражаться в направленности движения запирающего/регулирующего элемента по отношению к направлению перемещения транспортируемого вещества.

  • Задвижка отличается перпендикулярным движением запирающего/регулирующего элемента относительно оси движения жидкости или газа по трубопроводной системе.
  • Клапан – это тип устройств с запирающим/регулирующим элементом, который может перемещаться параллельно оси движения, транспортируемого по трубопроводной системе вещества. Специалисты рекомендуют избегать названия «вентиль» в отношении арматуры этого типа, так этот термин может иметь несколько неоднозначных трактовок.
  • В кране запирающий/регулирующий элемент вращается вокруг своей оси, совершая при этом поступательные перемещения. Рабочий элемент оборудования кранового типа имеет форму тела вращения и может перемещаться под разным углом к направлению оси перемещения рабочей среды.
  • В дисковом затворе запирающий/регулирующий элемент совершает вращение вокруг оси, расположенной под определенным углом к оси направления потока вещества, которое транспортируется по трубопроводной системе. Отличие арматуры этого типа заключается в рабочем элементе, имеющем форму диска.

Все вышеперечисленные типы арматуры могут быть структурированы по отдельным составляющим. К примеру, по форме седел и затворов различают клиновые и параллельные задвижки (они имеют выдвижной либо невыдвижной шток/шпиндель).

В зависимости от формы, которую имеют затворы, трубопроводная арматура типа клапана также разделяется на несколько разновидностей. Существуют затворы тарельчатые и игольчатые (имеют конусную форму). Встречаются также одно- или двухседельные клапаны.

Трубопроводная арматура типа крана по форме рабочего элемента может быть конусной, шаровой и цилиндрической.

Разные типы арматуры имеют свои преимущественные характеристики и определенные недочеты. В зависимости от таких характеристик устройства арматура каждого типа имеет свою сферу применения.

Для устройств типа задвижки отличительными параметрами являются:

  • значительная строительная высота (расстояние от горизонтальной оси трубопроводной системы до верха шпинделя (штока/привода) в состоянии полного открытия устройства);
  • малая строительная длина (расстояние от одной наружной торцевой присоединительной плоскости до другой);
  • малое гидравлическое сопротивление;
  • значительное усилие на привод затвора;
  • медленное срабатывание;
  • повышенный износ поверхности седел при использовании в трубопроводах, транспортирующих жидкости с высоким уровнем загрязнения.

Нужно отметить, что задвижки более предпочтительны при использовании в качестве запорной арматуры.

Наиболее распространенным типом трубопроводной арматуры являются клапаны. Их отличительные характеристики выглядят следующим образом:

  • небольшая строительная высота;
  • значительная строительная длина;
  • быстрое срабатывание;
  • большое гидравлическое сопротивление с высоким уровнем герметизации.

Клапаны используют во многих устройствах регулирующего вида.

В арматуре кранового типа сочетаются характеристики присущие клапанам (строительная высота и скорость срабатывания) и задвижкам (небольшая строительная длина).

Для дисковых затворов характерными признаками являются:

  • небольшая строительная высота;
  • малая строительная длина;
  • небольшое усилие на затворный привод;
  • быстрое срабатывание;
  • невысокие параметры гидравлического сопротивления.

Для трубопроводных магистралей

Перекачка продуктов, чтобы быть эффективным средством транспортировки, производится на большие расстоянию при высоком давлении и с большой скоростью. Поэтому к подбору собственно труб и запорной арматуры – задвижкам, клапанам, затворам поворотным – и предъявляются особые требования.

Ее подбирают в соответствии с техническими нормативами, с проектным давлением, вязкостью среды, перепадами внутренней и наружной температуры. Имеет значение и степень автоматизации перекачки.

В системах магистральных водопроводных систем перекачиваемая жидкость всегда имеет в своем составе определенное количество агрессивных компонентов. Поэтому для арматуры используется химически стойкие материалы. Этими свойствами в полной мере обладает чугун, из которого изготавливаются все виды запорной арматуры для трубопроводов.

Читайте также  Гребенка для плитки: выбор инструментов для укладки на стену, пол

Фото - установка запорной задвижки на магистральный водопроводИх применяют в трубопроводах высоко и низкого давления и для перекачки различных сред. Этот же материал наиболее популярен при изготовлении трубопроводной арматуры для нефтепроводов.

На магистральных трубопроводах применяется запорная арматура размерами 8 – 2000 миллиметров.

Управление задвижками производится вручную при помощи маховиков, а в труднодоступных местах – с использованием электропривода дистанционно.

Большинство чугунных задвижек устроены с фланцевыми механизмами и могут выпускаться в различных конструктивных исполнениях.

Шиберные – с подвижным или неподвижным штоком:

Фото задвижка чугунная шиберной классификация – схема устройстваЗадвижка представляет собой литой чугунный корпус, в котором располагается плоский шибер с отверстием, соответствующим размеру трубы. Для управления применяются два вида привода: ручной для агрегатов, располагающихся в доступном месте, и дистанционный, если задвижка установлена в закрытом пространстве.

Ручной привод состоит из рукоятки в виде штурвала, винтовой пары и штока, прикрепляемого к шиберу. При вращении рукоятки винтовая пара преобразует вращательное движении в поступательное, которое через шток приводит в движение шибер в нужном направлении. Когда отверстие в нем совпадает с отверстие в трубе, возобновляется поток жидкости.

Клиновые – высокоэффективный вид запорной арматуры для трубопроводов. Форма запирающего элемента позволяет обеспечить максимальную плотность смыкания запора и седла, что увеличивает качество перекрытия.

Фото - задвижка клиновая фланцевая

Подъем затвора обеспечивает перемещение клина по отношению к седлу, в результате чего его отверстие совмещается с отверстием в неподвижной детали, обеспечивая прохождение рабочей среды. Вращение может производиться вручную или с использованием дистанционного управления.

Параллельные. Такие устройства предназначаются для работы при давлении 2 — 200 атмосфер.

Фото - задвижка фланцевая параллельная

Рабочая среда и запирающие элементы прибора в виде двух пластин располагаются в камере. Пластины затвора присоединены к штоку привода. При его вращении они раскрываются, пропуская воду или пар по трубопроводу.

Все представленные задвижки имеют ряд общих параметров, среди которых:

  1. Подсоединение к продуктопроводу производится с применением фланцев, муфт или сварки.
  2. Задвижки не используются для регулировки напора в трубопроводе, а только закрывают или открывают его в крайних положениях.
  3. Корпуса задвижек изготавливаются из чугуна способом литья, реже – из стали.
  4. Во всех видах этой арматуры используются уплотнительные устройства из резины, паронита, картона и т.д.
  5. В зависимости от доступности приспособления применяется ручной привод в виде маховика или дистанционное управление с использованием электропривода.

Фланцевая запорная арматура для трубопроводов используется не только на водопроводных сетях, но и при перекачке нефтепродуктов или других жидких сред.

В распределительных сетях на трубопроводах Ду100 и менее водоснабжения часто используются клапаны и краны с муфтовыми соединениями. Такие устройства менее габаритны и технологичны при монтаже. Соединения производятся наворачиванием на резьбу сопрягаемой детали.

Герметичность такого стыка обеспечивается применением различных уплотнителей: льняное волокно, лента ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал), уплотняющие шнуры и силиконовый герметик специального назначения. Такое соединение менее надежно, чем фланцевое, но и устранение протечек на нем осуществляется быстрее и проще.

 

Запорная муфтовая арматура для трубопроводов применяется на внутридомовых распределительных сетях при размерах менее Ду 50 при давлении в трубопроводе от 0,6 атмосфер.

Водозапорная арматура для распределительных сетей

Фото - классификации отсечных кранов для распределительных сетейТакие изделия различных видов и назначения предназначаются для доставки воды от питающей емкости до конечной точки потребления. Ее основное назначение — это закрытие или открытие потока жидкости в трубопроводе, а также регулировка давления в сети. Проще говоря, любой из этих механизмов, будь то кран или клапан, позволяет отсечь или возобновить подачу воды.

Устройство отсечной арматуры довольно простое. Основой является чугунная или латунная труба. В нее вставляется клапан, который может частично или полностью перекрывать просвет в трубе, что приводит к изменению давления в трубопроводе или прекращению потока. Управление  механизмом производится при помощи рычажного крана произвольной формы.

Классификация, маркировка и требования стандартов

Трубопроводная арматура за счет своей способности изменять внутреннее сечение трубопровода позволяет эффективно управлять потоками различных типов сред. Так, ее использование дает возможность выполнять следующие операции:

  • распределять фазы движения рабочих сред;
  • осуществлять сброс потока;
  • отключать подачу;
  • обеспечивать смешивание нескольких потоков;
  • осуществлять регулировку параметров потока;
  • выполнять распределение рабочей среды.

Классификация арматуры строится на основе ее функциональных возможностей. Так, в зависимости от этого параметра трубопроводная арматура может быть следующих типов.

Регулирующего типа

С помощью такой трубопроводной арматуры изменяют параметры потока рабочей среды и, соответственно, его основные характеристики. В данной категории выделяют дроссельный и запорно-регулирующий типы. С помощью арматуры первого типа, которую часто называют редукционной, можно уменьшать рабочую нагрузку в трубопроводе, что делается за счет увеличения гидравлического сопротивления в его проточной зоне. Запорно-регулирующая трубопроводная арматура — это совокупность устройств, с помощью которых обеспечивается регулирование параметров рабочего потока и его перекрытие.

8b69da88a6586c0182e189e33da42994.jpg

Запорная арматура для различного диаметра труб

Читайте также  Как пользоваться плиткорезом ручным, видео инструкция

Запорного типа

Такую трубопроводную арматуру используют для герметичного перекрытия потока рабочей среды. Если она применяется для управления потоком рабочей среды в контрольно-измерительные агрегаты, то она называется контрольной. Есть еще и дренажная запорная арматура, за счет которой осуществляется сброс рабочей среды из трубопроводов или емкостей.

Смесительно-распределительного типа

Такая трубопроводная арматура обеспечивает смешивание потоков рабочей среды, а также их распределение по требуемым направлениям движения.

Защитная

Эту трубопроводную арматуру используют для защиты элементов системы от последствий, вызванных изменением параметров потока рабочей среды. Такие изменения чаще всего могут быть последствиями возникновения аварийных ситуаций в системе. Арматура этого типа может также обеспечивать защиту от смены направления движения рабочего потока.

Фазоразделительная

Это трубопроводная арматура, которая разделяет рабочую среду по различным фазовым состояниям. Она, например, может разделять перегретый пар и рабочую среду, задерживать конденсат (кондесатоотводчик), а также решать ряд других задач.

Предохранительная

Этот тип трубопроводной арматуры защищает систему от критического повышения давления рабочей среды.

Трубопроводную арматуру, согласно требованиям Государственного стандарта Р52720-2007, характеризуют два основных параметра:

  • условное давление;
  • условный проход.

Условное давление, обозначаемое Ру или PN, характеризует такое значение данного параметра, при котором емкости или трубопроводы могут эксплуатироваться в течение определенного периода времени при условии, что температура рабочей среды составляет +20 градусов Цельсия. Классификация трубопроводной арматуры и номинальные значения данного параметра оговорены Государственным стандартом 26349-84.

Значения условного прохода арматуры, который обозначается Ду или DN, характеризуют параметры элементов, входящих в состав трубопроводов. Допустимые величины данного параметра оговариваются Государственным стандартом 28338-89.

Задвижки

В инженерных сетях ставится и другая запорная арматура. Что это такое «задвижки» – один из видов трубопроводной арматуры?

Задвижка — представитель запорной арматуры, имеющий затвор в форме клина, диска или листа, который движется вдоль уплотняющих колец седла корпуса. Поток среды при этом перпендикулярен ходу затвора. Диаметр уплотнительных колец может быть меньше диаметра трубы, а может быть равен ему. В первом случае задвижки называются суженными, во втором – проходными.

cb9dd0168fccaac9fbbf89b650406c63.jpg

В соответствии с формой затвора задвижки делят на параллельные и клиновые.

Эти изделия используются на технологических линиях и магистральных трубопроводах. Шпиндель в задвижках может быть невыдвижным или выдвижным. Чтобы закрыть или открыть проход, шпинделю приходится делать достаточно много оборотов. Поэтому подобные задвижки снабжают электроприводом для дистанционного управления. Клиновые задвижки имеют невыдвижной шпиндель из чугуна. Их давление составляет 0,25 МПа. Диаметр арматуры — от 800 до 2000 мм, масса достигает 14 тн.

Преимущества задвижек:

  • не требуется преодолевать давление рабочей среды при движении рабочего органа;
  • прямой поток среды, позволяющий минимизировать сопротивление в открытом состоянии;
  • симметричность конструкции.

Недостатки задвижек:

  • сильное трение при движении рабочего органа задвижки;
  • большая строительная высота из-за того, что шток должен выдвигаться минимум на два диаметра трубы;
  • высокий износ затвора в промежуточном положении.

К трубе задвижки присоединяются при помощи фланцев. Большая часть деталей – чугунная. Материал прокладки – паронит, набивка сальника — асбест.

Трубопроводы, транспортирующие топливный газ с температурным режимом до 100 °С, используют двухдисковые клиновые задвижки чугунные. Они имеют невыдвижной шпиндель и рабочее давление 0,6 МПа. Предусматривают только ручное управление.

Аналогичные двухдисковые задвижки, но с выдвижным шпинделем ставятся на трубопроводы с коксовым газом. Они рассчитаны на работу при давлении 1,8 МПа и температуре 200 °С.

На нефтепроводы и маслопроводы устанавливаются сварные клиновые задвижки из стали. В их конструкции используется выдвижной шпиндель и патрубки. Максимальная температура среды для этих задвижек составляет 250 °С. Материалом всех деталей задвижки служит углеродистая сталь.

Что такое запорная арматура

Современная запорная арматура для трубопроводов — это класс деталей, применяемых для полной остановки потока газа или жидкости в трубопроводе, и обеспечивающих идеальную герметичность относительно окружающей среды. Количество единиц используемой запорной арматуры максимально по отношению к другим ее разновидностям и достигает 80% от их общего количества.

Использование запорной арматуры распространяется на все виды трубопроводов, она используется при транспортировке:

  • нефти
  • химических веществ
  • пищевых веществ

Для производства запорной арматуры используются различные сплавы, металлы, материалы: углеродистые, легированные и жаропрочные стали, чугун всех видов, титановые сплавы, латунь, бронза, керамика, пластмасса.

Источники

  • https://nikastroy.ru/chto-takoe-zapornaya-armatura-dlya-truboprovodov/
  • https://1-teplodom.ru/zapornaa-armatura-cto-eto-takoe-ustrojstvo-primenenie/
  • https://TrubaNet.ru/vodoprovodnye-truby/zapornaya-armatura-dlya-truboprovodov-vidy-klassifikaciya.html
  • https://www.tproekt.com/zapornaa-armatura-truboprovodov-ee-raznovidnosti-i-osobennosti/
  • https://aqueo.ru/vodosnab/zapornaa-armatura.html

[свернуть]