Запорная арматура — важная составная часть трубопроводной системы. В зависимости от предназначения конкретного изделия, она осуществляет перекрытие, разделение, регулировку потока и другие технические функции.
Разновидности запорной арматуры
Трубопроводная арматура делится на четыре вида, каждый из которых предназначен для выполнения конкретных задач.
Запорная арматура
Самая распространенная разновидность (до 80% от общего количества арматурных элементов). Применяется для герметичного перекрытия рабочей среды. Выделяется четыре конструктивных исполнения.
- Краны. Отличаются наличием в конструкции шарового, конусного или (реже) цилиндрического запорного элемента с отверстием. Положение подвижной части изменяется посредством поворота рычага или вентиля вокруг оси. В зависимости от модели и предназначения изделия используются как для перекрытия, так и для регулировки потока.
- Клапаны. Обладают сложным строением: внутри корпуса расположен золотник, который закреплен на шпинделе и в закрытом положении герметично перекрывает потоковое отверстие. При вращении шпинделя с нанесенной резьбой он перемещается в горизонтальной плоскости, тем самым открывая поток. Конструкция внутренней полости зависит от конкретной модели. Для упрощения использования шпиндель оснащается вентилем или рычагом.
- Дисковые затворы. Внутри изделия находится запирающий элемент в виде диска, который вращается вокруг оси, направленной перпендикулярно потоку. Чаще всего эта разновидность применяется в трубопроводах диаметром от 110 мм. Помимо поворотных затворов существуют также изделия с двойным, тройным и четверным эксцентриситетом, в которых опорный вал смещен от середины диска.
- Задвижки. Имеют различную конструкцию, однако вне зависимости от типа главным элементом изделия будет затвор, располагающийся перпендикулярно направлению потока. При закрытии затвор размещается поперек рабочей среды, перекрывая ее, а герметичность обеспечивается за счет давления потока, которое прижимает затвор к стенке седла. Исключение — шланговые задвижки, внутри которых расположен перекрываемый при закрытии патрубок. Также в продаже есть клиновые, поворотные и параллельные модели.
Важный фактор — легкодоступность при ремонте разных типов запорной арматуры. При выходе отдельного элемента из строя требуется перекрытие рабочей среды до неисправного участка. Однако, из-за ошибок на стадии проекта это не всегда возможно.
На практике известен случай, когда приходилось менять запорную задвижку без перекрытия потока. Труба находилась под давлением в 6 атмосфер. Ситуация также осложнялась тем, что работы проводились зимой в минусовую температуру. Специалистам приходилось без промедления, четко и слаженно выполнять действия. Поскольку вода была не перекрыта, рабочая экипировка мокла и сотрудникам приходилось меняться и отогреваться в бытовках. Разумеется, такие действия противоречат технике безопасности. Поэтому возможность замены неисправных узлов должна предусматриваться еще на этапе проектирования трубопроводной сети.
Все виды запорной арматуры (кроме клапанов) используются в качестве регулирующих узлов. Однако, такое применение не рекомендуется, если возможность не предусмотрена конструкцией и об этом нет упоминаний в сопроводительной документации. Использование запорной арматуры не по назначению приведет к быстрому износу и возникновению утечки.
Регулирующая арматура
Для оперативного изменения характеристик рабочей среды используется регулирующая арматура. Такое оборудование применяется как в бытовой сантехнике, так и на промышленных объектах.
Главный параметр, определяющий эффективность применения регулирующих элементов — пропускная способность. Она указывает на уровень расхода рабочей среды плотностью 1000 кг/м3 (для сравнения, плотность воды при нормальных условиях — 997 кг/м3) при полностью открытой арматуре и разнице давления на входе и выходе, равной 0,1 МПа.
Существует несколько распространенных конструктивных вариантов регулирующего трубопроводного оборудования. Вид конкретного изделия зависит от требований, предусмотренных проектом сети.
Регулирующие клапаны делятся на проходные и угловые. По конструкции и принципу действия изделия схожи с запорными клапанами. В то же время, затворный механизм бывает нескольких конструкций.
- Седельные. Изделия оснащены плунжером, который играет роль основного рабочего элемента. Модели с одним седлом применяются в трубопроводах с диаметром до 100 мм; двухседельные изделия устанавливаются на магистральные линии.
- Мембранные. Регулировка потока выполняется путем перемещения резиновой или фторопластовой мембраны. Такая конструкция исключает воздействие коррозии на рабочие элементы, поэтому изделия данного типа применяются в нефтегазовой и химической промышленности, а также в смежных сферах.
- Золотниковые. Оснащены специальным поворотным элементом — золотником. От угла расположения зависит выходное давление. Такая арматура используется в системах низкого давления с ручным управлением.
- Клеточные. Настройка выходного давления производится путем перемещения цилиндрического затвора с несколькими отверстиями по клетке. При открытии суммарная площадь отверстий, через которые проходит рабочая среда, увеличивается; тем самым растет и выходное давление в сети.
Частный случай применения смесительных клапанов — бытовые смесители, устанавливаемые в ванных комнатах и на кухнях. Их предназначение — диффузия различных рабочих сред с передачей давления потока дальше по трубопроводу. Затворный элемент в такой конструкции — плунжер, приводимый в движение вручную посредством рычага или (в крупных промышленных сетях) с помощью гидравлического либо пневматического привода.
Следует провести границу между регулирующими и запорно-регулирующими элементами. Изделия из первой категории предназначены исключительно для настройки параметров потока; длительное применение такой арматуры в качестве запорных элементов не рекомендуется. В то же время, конструкция запорно-регулирующих изделий предусматривает возможность эксплуатации в обоих режимах.
Предохранительная арматура
Для защиты рабочих элементов замкнутых сетей от повышенного износа или прорыва вследствие избыточного давления используется предохранительная арматура.
Распространенный тип предохранительных изделий — выпускные клапаны, которые при превышении рабочего давления удаляют лишний газ или жидкость из системы. Нагрузка на затвор, которая создает герметичность участка в закрытом состоянии, обеспечивается за счет пружинных и рычажных механизмов, конструкций с использованием грузов, магнитов. В любом из этих случаев запирающей нагрузке противодействует сила внутреннего давления системы. При превышении заданных параметров клапан открывается и происходит выпуск избыточной рабочей среды.
Импульсно-предохранительные устройства (ИПУ) представляют собой сложную конструкцию из двух соединенных между собой клапанов — импульсного и главного. Оба элемента расположены, соответственно, на входе и выходе камеры выпуска. При превышении рабочего давления импульсный клапан посредством соединительных элементов производит открытие главного, за счет чего и обеспечивается сброс излишнего газа.
Не менее сложной конструкцией оснащены мембранные предохранительные устройства (МПУ). Такие изделия оснащены плоскими или выпуклыми мембранами, которые при рабочей нагрузке перекрывают выход газа или жидкости. В случае превышения установленного критического давления происходит разрыв оболочки, после которого излишнее давление рабочей среды сбрасывается.
Предохранительная арматура, при грамотной настройке и соблюдении правил эксплуатации обеспечивает безопасное использование промышленных трубопроводов, а также паровых котлов, реакторов и других резервуаров с рабочим давлением свыше 5—10 атмосфер.
Контрольная арматура
Контрольная арматура используется для обеспечения эффективности работы трубопроводов с переменным рабочим давлением. С ее помощью определяется наличие и уровень жидкости в резервуаре. Это позволяет в автоматическом или ручном режиме контролировать и регулировать параметры рабочего процесса.
К этой категории трубопроводных элементов относятся пробно-спускные краны для определения наличие жидкости в резервуаре, а также для отбора проб с последующим анализом. Модели также оснащаются указателем уровня. Большинство приборов имеют поплавковую конструкцию.
Привод трубопроводной арматуры
Существует пять способов приведения рабочих элементов арматуры в движение. Использование того или иного исполнительного механизма зависит от характеристик трубопровода и параметров рабочей среды.
- Ручной привод. Тип конструкции — рычажной или вентильный. Соединение с подвижной частью изделия выполняется напрямую, либо через вспомогательный элемент, например — редуктор. Такое исполнение повышает вращательный момент. В движение механизм приводится за счет мускульной силы человека. Для удобства и безопасности работы управляющие элементы располагаются на высоте не более 1,6—1,8 м.
- Гидравлический привод — самый мощный из механических. Используется для управления арматурой на трубопроводах диаметром до 1600 мм. Так, гидроприводы часто применяются на объектах нефтяной и нефтехимической промышленности, в частности — на морских платформах и перерабатывающих заводах. В зависимости от метода подачи жидкости, эти механизмы делятся на аккумуляторные, насосные и магистральные. Главный недостаток гидравлики — стоимость, которая выше, чем у других типов приводов. Поэтому использование этой разновидности целесообразно на крупных промышленных объектах, где трубопроводы — критические элементы производства.
- Пневматический привод отличается меньшей стоимостью по сравнению с предыдущим вариантом. Чаще пневмомеханизмы используются для управления положением арматуры с поворотной конструкцией. Нагнетание давления в рабочей камере происходит с помощью компрессора, а агентом при этом выступает атмосферный воздух. Это позволяет использовать пневмоприводы на трубопроводах, расположенных на опасных промышленных объектах. Выделяется пять вариантов конструкции: струйные, мембранные, поршневые, лопастные и сильфонные. Как правило, на эффективность использования исполнение не влияет. К тому же, сжимаемость воздуха ограничивает применение пневмоприводов для запорной и запорно-регулирующей арматуры.
- Электрический и электромагнитный привод используется при необходимости удаленного контроля за положением рабочих узлов трубопроводной арматуры. Они автоматизируют управление системой и снижают влияние человеческого фактора на рабочие процессы. Однако из-за вероятности короткого замыкания такие изделия не допускаются к использованию на опасных производствах. В то же время, конструкция аппаратов оперативно выявляет неисправные узлы и своевременно реагирует на поломку.
В большинстве случаев механические приводы дублируются ручными для предотвращения серьезных последствий при выходе основного управляющего элемента из строя. Другой способ защиты — размещение дополнительной арматуры для перекрытия рабочей среды при внештатных ситуациях. Однако такое решение усложнит конструкцию трубопровода и снизит пропускную способность.
Сферы применения
Фактически, арматура используется во всех трубопроводных конструкциях. В качестве примеров сфер применения приведем следующие:
- ЖКХ — бытовые системы горячего и холодного водоснабжения, теплоснабжения и канализации, а также газовые сети;
- Городская инфраструктура — водоотведение и дренаж, также насосные и опреснительные станции;
- Нефтегазовая промышленность — магистральные трубопроводы, внутренние сети добывающих и перерабатывающих предприятий
- Сельское хозяйство — системы орошения и ирригации;
- Промышленное производство — внутренние сети снабжения техническими жидкостями и газами;
- Энергетический комплекс — электростанции различного профиля (ГЭС, ТЭС, АЭС).
Требования, предъявляемые к конкретному элементу трубопровода, зависят от параметров рабочей среды и окружающих условий.
Монтаж трубопроводной арматуры
Несмотря на разнообразие типов и моделей таких изделий, общие правила установки одинаковы. Это касается как подготовительных процедур, так и непосредственно присоединения арматуры к трубопроводу. В то же время, каждая разновидность обладает спецификой, которая влияет на процесс монтажа.
Конструкция клапанов не предполагает ограничений по рабочему положению изделий. Это означает, что при планировании и реализации проекта имеет смысл ориентироваться не только на функциональность, но и на удобство использования. Так, изделия с ручным приводом не располагают слишком высоко или в непосредственной близости с опасными объектами.
Перед установкой механизм проверяют на исправность и работоспособность; контролируют подвижность рабочего элемента (шпинделя) путем двукратного закрытия и открытия — должны отсутствовать заедания и заклинивания. Их причиной станет нарушение целостности или засорение резьбы, появление ржавчины на подвижных элементах или иные дефекты. Если для приведения шпинделя в движение требуется чрезмерное усилие, необходимо проверить конструкцию или заменить неисправное изделие другим.
Целостность и исправность задвижек также рекомендуется проверять непосредственно перед монтажом. Однако, в некоторых случаях, корпус изделия деформируется при установке. Чтобы этого избежать, размещение задвижки следует производить в закрытом состоянии, а также проводить проверку исправности после установки. В качестве дополнительной меры предосторожности рекомендуется обеспечить полную неподвижность концов трубопровода с помощью опор.
При установке регулирующих клапанов необходимо соблюдать рекомендации изготовителя. Расположение и направление стрелки на корпусе изделия должно соответствовать направлению потока. Несоблюдение этого правила приводит к ухудшению гидравлических свойств конкретного участка и всего трубопровода, а также к невозможности полноценной регулировки рабочих параметров системы.
Для правильной работы регулирующая арматура располагается на прямом участке трубопровода. В противном случае из-за гидравлического сопротивления настройка эксплуатационных параметров сети будет недостаточно корректной. Минимальная длина прямого участка на входе — 5 номинальных диаметров изделия, а на выходе — не менее 10—15.
Предохранительная арматура устанавливается как можно ближе к механизму, который требуется защищать от перегрузок. Выходной клапан, через который сбрасывается избыточное давление, при установке направляют вертикально вверх либо в направлении резервуара. После установки предохранительная арматура пломбируется.
Способы соединения арматуры с трубопроводом
От выбора типа соединения будет зависеть герметичность стыка и соответствие эксплуатационных характеристик арматуры проектным требованиям. Соответственно, выбор конкретных вариантов производится еще на этапе разработки системы «на бумаге».
Чаще всего используется фланцевое соединение, которое изготавливается с помощью плоских чугунных или стальных пластин, приваренных к трубопроводу и арматурному элементу. Для удобства крепления предусмотрены отверстия для болтового крепежа. Фланцевое соединение служит для сборки и разборки конструкции, например, в ходе реконструкции или обслуживания системы.
Главное преимущество этого варианта — несложный монтажа без специализированного оборудования. При этом соединение обеспечивает достаточный уровень надежности и герметичности. В то же время, потребуется периодически подтягивать крепеж для того, чтобы исключить возникновение протечек из-за воздействия внутреннего давления и вибрации.
Для замкнутых систем, предназначенных для транспортировки токсичных, ядовитых и других опасных веществ, используется приварная арматура. Она обеспечивает 100% герметичность соединения — разумеется, при четком соблюдении технологии монтажа.
Сварка производится встык или раструбным способом. В первом случае с внешней кромки трубы снимается фаска, за счет чего сварной шов становится прочным и надежным. Чтобы предотвратить смещение элементов относительно друг друга, используются специальные стопорные кольца.
При использовании элементов с раструбом сварка идет по внешней поверхности трубы. Данная технология применяется в локальных системах с малой нагрузкой или в ответвлениях от основной магистрали.
Если рабочее давление в сети не превышает 5—7 атмосфер, используют муфтовое соединение. В таком случае сочетание резьбы и дополнительных уплотнительных элементов обеспечивает достаточную надежность. При этом не нужны крепежные изделия. В то же время, ручная установка изделий диаметром более 40—50 мм сопряжена с определенными трудностями.
Для систем со специфическими условиями эксплуатации также используются цапковые, штуцерные и дюритовые соединения.
Ключевые характеристики трубопроводной арматуры
Требования к параметрам арматуры, использующейся в трубопроводных сетях, указываются в проектной документации и зависят от необходимой функциональности системы. Перечень общих технических параметров для всех видов арматурных изделий выглядит следующим образом:
- Номинальный диаметр соответствует внутреннему диаметру соединительной части элемента. Стандартная единица измерения — миллиметры, однако на маркировке изделий это зачастую не указывается; производители в таких случаях ограничиваются числовым обозначением. В сопроводительной документации этот параметр обозначается, как DN.
- Номинальное давление указывает на уровень рабочей нагрузки, при которой возможно полноценное функционирование конкретного элемента на протяжении проектного срока службы. На изделиях российского производства эта характеристика указывается в виде «PNxx», где xx — максимальное давление в бар.
- Пропускная способность обозначает расход жидкости плотностью 1000 кг/м3 и указывается в м3/ч. При измерении данного параметра в заводских условиях соблюдаются определенные условия. Во-первых, температура рабочей среды составляет +20 градусов C. Во-вторых, перепад давления между входом и выходом изделия составляет 1 бар. Соответственно, если предполагается эксплуатация трубопровода или конкретного участка в условиях, отличных от стандартных, необходимо внесение коррективов в техническую документацию проекта.
- Допустимая рабочая температура влияет на возможность использования того или иного изделия в трубопроводах с горячей рабочей средой. Превышение температурного предела приводит к расширению материала и нарушению подвижности внутренних элементов арматуры. При подборе учитывают не только степень внутреннего нагрева, но и окружающие условия.
Также существуют критерии при выборе конкретных разновидностей трубопроводной арматуры. Так, в маркировке изделий с гидравлическим приводом указывается управляющее давление, которое подается на приводное устройство для приведения его в движение. Для арматуры с поворотным механизмом управления (вентилем) имеет значение необходимый для срабатывания крутящий момент.
Поставки трубопроводной арматуры
Сроки исполнения строительных и инфраструктурных работ зависят не только от оперативности застройщика. Не менее важно и соблюдение условий закупок необходимого оборудования со стороны поставщика. От надежности материалов зависит эффективность и безопасность эксплуатации объекта после введения его в строй.
Компания «Альфа Инжиниринг» предлагает выгодные условия поставок трубопроводной арматуры от российских и зарубежных производителей. Кроме того, в каталоге фирмы — более 1000 наименований труб, соединительных элементов, сварочного оборудования и расходных материалов, которые необходимы при реализации трубопроводных систем.
Доставка по Москве и Московской области осуществляется напрямую с собственных складов. Для поставок в другие регионы России используются услуги выбранной клиентом транспортной компании.
