Что такое трубопроводная арматура: устройство, типы и виды, назначение и особенности

Здравствуй, дорогой читатель! Трубопроводы — это не только секции прямых труб, но и большое количество соединительных фитингов, а также различных устройств, контролирующих параметры транспортируемой среды и изменяющих их при необходимости. В их число входит трубопроводная арматура (далее по тексту — ТА). Обзор изделий, относящийся к этому классу трубопроводных устройств, их назначение, конструктивные особенности — в этой статье.

Что это такое

К трубопроводной арматуре относятся устройства, размещаемые на трубопроводах для управления потоками транспортируемых сред посредством изменения площади проходного отверстия. Под управлением подразумевается регулировка количества рабочего вещества, смешивание потоков, перераспределение, сброс и полное отключение. Рабочее вещество может быть в жидком или газообразном состоянии, в виде суспензии, порошка и т. п.

Назначение и устройство

Конструкция трубопроводной арматуры составлена из следующих элементов:

  • Полого корпуса.
  • Присоединительных патрубков.
  • Крышки.
  • Рабочего узла.
  • Привода.

В рабочий узел входят два элемента — седло и запорная деталь. Седло расположено внутри корпуса, выполнено в виде канала или отверстия, окружено уплотнительными поверхностями, при работе всегда остаётся неподвижным. Затвор является подвижной частью данного узла и совершает относительно седла возвратно-поступательные или поворотные движения. Он также оснащён уплотнительным кольцом, обеспечивающим более плотную посадку на седло и герметизацию рабочего элемента.

Для управления запорной деталью трубопроводная арматура оснащается штоком или шпинделем, проходящим через корпус либо его крышку. Место прохода этого элемента герметизируется по отношению к окружающей среде.

Сфера применения

Подобного класса устройства имеют различия по целевому назначению:

  1. Промышленного назначения — арматура устанавливаются на промышленных трубопроводных сооружениях и технологических установках. Выпускаются серийно, рассчитаны на различный диапазон диаметров и значений рабочего давления.
  2. Сантехническая — арматура монтируется на подводках к сантехническим приборам. К ним относятся различные вентили, клапаны, шаровые краны, регуляторы давления.
  3. Специальная арматура — изготавливается на заказ для работы в особых условиях, например, в экспериментальном трубопроводном оборудовании.

Область применения зависит от технических характеристик трубопроводной арматуры:

  1. Пароводяная — размещается в трубопроводах отопления и вентиляционных системах, пара- и водопроводах. Выпускается в широком диапазоне рабочих температур и давлений.
  2. Энергетическая — является разновидностью пароводяной арматуры, но с более высокими рабочими параметрами. Используется для монтажа крупного парового оборудования, турбинных установок, функционирующих при давлении от 300 атмосфер.
  3. Газовая — монтируется в системах транспортировки газообразных веществ. Обладают такие арматуры для трубопроводных систем повышенным уровнем герметичности из-за взрывоопасности рабочей среды.
  4. Нефтяная — наделена повышенной стойкостью к коррозии. Устанавливается такая арматура в трубопроводных магистралях, предназначенных для транспортировки сырой нефти и её производных.
  5. Химическая — материалы корпусных трубопроводных деталей инертны по отношению концентрированным кислотам, щелочам, другим агрессивным веществам. Используется в системах химических производств.
  6. Судовая — разработана для работы в любом положении и при качке, не боится воздействия морской воды. Используется в судостроении, для прокладки сетей морских и речных портов.
  7. Резервуарная — оснащена одним присоединительным патрубком. Такой арматурой оборудуют различные резервуары и ёмкости.

Характеристики

Среди характеристик трубопроводной арматуры выделяют следующие эксплуатационные параметры:

  • Давление и температурный диапазон рабочей среды.
  • Пропускную способность.
  • Стойкость к коррозии.
  • Время срабатывания.
  • Тип привода.

Самым важным параметром является условное давление среды при температуре 20 ºС. По этому показателю арматура подразделяется на 6 групп:

  1. До 0,1 Па — применяется для установок получения сверхвысокого и высокого вакуума.
  2. 0,1 Па — 0,1 МПа — для технологических трубопроводов, где образуется низкий и средний вакуум.
  3. 0,25-1,6 МПа — для бытовых коммуникации с малым давлением среды.
  4. 2,5-10 МПА — трубопроводы среднего давления.
  5. 16-80 МПа — для трубопроводных систем под высоким давлением.
  6. От 100 МПа — рукава и аппараты сверхвысокого давления.

В зависимости от температурного режима арматуры для трубопроводных систем бывают:

  • Обычными — до 425 ºС.
  • Для высоких температур — 450-600 ºС.
  • Жаропрочными — более 600 ºС.
  • Для холодильного оборудования — до 150 ºС.
  • Криогенной — ниже 150 ºС.

При проектировании трубопроводной системы арматура также оценивается по следующим критериям:

  • Условному диаметру прохода.
  • Значению строительной длины и высоты.
  • Конструктивным особенностям.
  • Размерам присоединительных патрубков.

Методы производства

Существующие технологии производства трубопроводной арматуры обеспечивают неукоснительное соблюдение её геометрических размеров и механических свойств. Для изготовления корпуса применяют методы:

  • Ковки.
  • Литья.
  • Сварки.
  • Штамповки.
  • Их комбинирование (литоштампосварной, штампосварной корпус).

Стальные корпуса трубопроводных контуров в основном бывают штампованными. Технология изготовления штампованного корпуса заключается в нарезке трубной заготовки, её нагреве до температуры пластичности материала, термопластической деформации на обжимном пуансоне, имеющем форму его внутренней поверхности. Затем с помощью формовочного пуансона выдавливается патрубок. Отформованная таким образом заготовка снимается со штампа, подвергается дробеструйной и механической обработки, нанесению защитного покрытия.

Чугунные же корпуса чаще бывают литыми.

Из каких материалов производится

Основным требованием, предъявляемым к корпусу трубопроводной арматуры, является высокая прочность. На него в первую очередь воздействуют механические напряжения, связанные с параметрами транспортируемого вещества, монтажные усилия и динамические нагрузки, возникающие при работе подвижных узлов и деталей в его полости. Поэтому для изготовления корпуса чаще используют разные виды металлов, реже полимерные материалы, керамику и стекло.

Изделия с пластмассовым корпусом стоят недорого, но их прочностных характеристик недостаточно для работы на трубопроводах под высоким давлением. Редкие же виды арматуры из стекла и керамики инертны по отношению к агрессивным средам, поэтому используются для многих технологических процессов химических производств.

Из металлов для изготовления трубопроводной арматуры первоначально использовали цветные — латунь, свинец, бронзу. Это стойкие к коррозии, податливые и лёгкие в обработке материалы. Изделия из них долго служат, обладают привлекательным внешним видом.

Но чаще корпус промышленной арматуры делают:

  • Стальным — из обычной углеродистой, легированной, нержавеющей, жаропрочной стали.
  • Чугунным — из серого (СЧ), ковкого (КЧ) или высокопрочного чугуна с включением шаровидного графита (ВЧ).

Арматура со стальным корпусом может использоваться для эксплуатации при значительном уровне давления и в более широком температурном диапазоне, чем с чугунным корпусом. Однако изделия из чугуна дешевле.

Существуют также разновидности трубопроводной арматуры, корпусные детали которой изготовлены из алюминия и титана.

Уплотнительные поверхности могут штамповаться из эластичных материалов (резины, фторопласта, эбонита, тефлона), а также формироваться напылением медных или стальных сплавов. Смазки для трубопроводной арматуры изготавливаются на основе нефтепродуктов.

Классификация и виды

Арматура для трубопроводных систем классифицируется по многим параметрам.

В зависимости от выполняемой функции она бывает:

  • Запорной — осуществляет полную остановку движения среды при необходимости замены или ремонта элементов трубопровода;
  • Регулирующей — используется для корректировки параметры среды, изменяя её расход без полной остановки потока. Регулировка давления в сети выполняется посредством редукционной и дроссельной арматуры;
  • Распределительной — позволяет распределять поток в нескольких направлениях;
  • Предохранительной — выполняет автоматический выброс рабочего вещества при опасности повышения какого-либо из параметров до критических значений;
  • Защитной (отсечной) — защищает оборудование при появлении аварийных изменений параметров среды, при этом не уменьшает её количество, а полностью отключает обслуживаемый участок;
  • Фазораспределительной — разделяет рабочую жидкость на разные фазы в её состоянии, например, пар от воды (конденсатоотводчики) или воздух от воды (вантузы, возухоотводчики).

Кроме этих основных видов подобных устройств, существуют и комбинированные варианты арматур, совмещающие несколько функций: запорно-регулирующие, смесительные, пробно-спускные.

По типу исполнения корпуса арматур бывают:

  • Угловой — устанавливаются на стыке труб, расположенных перпендикулярно друг к другу.
  • Проходной — применяются для монтажа в прямолинейных трубопроводах.
  • Прямоточной — компактные устройства с малым гидравлическим сопротивлением и отсутствием зон застоя.
  • Смесительной — могут смешивать две жидкости, различающиеся по своим параметрам с целью стабилизации их температурных показателей, концентрации реагентов, разжижения одной из сред.

В зависимости от конструктивных особенностей присоединительных патрубков трубопроводная арматура делится на:

  • Муфтовую — предназначена для трубопроводов малых и средних диаметров. Присоединительные концы муфтовых устройств оснащены внутренней резьбой. В них вворачиваются трубы с короткой резьбой на конце.
  • Фланцевую — присоединительные концы оснащены фланцами.
  • Цапковую — с быстроразъёмным соединением (наружной резьбой и буртиком) и уплотнительной прокладкой на конце патрубка.
  • Штуцерную — у присоединительных патрубков имеется наружная резьба.
  • Приварную — патрубки соединяются с трубами, оборудованием или ёмкостью с помощью сварки.

По способу управления трубопроводная арматура классифицируется следующим образом:

  • Управляемая — арматура приводится в действие механическим приводом (вручную) или электромагнитным приводом дистанционно.
  • Автоматическая — управляется сигналами, поступающими в привод от приборов АСУ или под воздействием рабочей среды.

Фланцевая

В трубопроводах, эксплуатирующихся с широким диапазоном температур и давления, наиболее распространена фланцевая арматура. Её патрубки заканчиваются фланцами круглой или квадратной формы, имеют по периметру специальные отверстия под крепёжные элементы. Ответные фланцы обладают аналогичными присоединительными размерами. В качестве крепежей используются болты или шпильки, место стыковки фланцев уплотняется упругой прокладкой из различных материалов. Данный тип соединения арматуры отличается надёжностью, большой герметичностью, возможностью многократного демонтажа и обратной установки трубопроводных систем.

Соединительная

В местах стыковки труб из разных материалов или отличающихся по диаметру устанавливаются соединительные изделия. К ним относятся фитинги, в конструкции которых отсутствует запорно-регулирующий механизм: муфты, тройники, заглушки, отводы. Такая арматура необходима для выполнения быстрого и прочного монтажа, замены деталей, ревизии и ремонта трубопровода.

Нержавеющая

Трубопроводная арматура из нержавеющей стали отличается от аналогичных изделий из других материалов особой стойкостью коррозии и химической агрессии. Поэтому устройства из высоколегированной стали используются для установки на бытовых коммуникациях, в химической, пищевой, фармацевтической промышленности.

Для АЭС

Атомные электростанции являются современными сложными производствами с высоким уровнем опасности. Значит, к надёжности работы её оборудования и элементов трубопроводной сети должны предъявляться самые высокие требования. Для установки на АЭС применимы такие разновидности трубопроводной арматуры, корпусные детали которых способны выдержать высокие механические нагрузки, вибрацию и температурные воздействия. Размещаться они должны в местах, где к ним обеспечен свободный подход.

Арматура для АЭС должна:

  • Всегда оставаться герметичной по отношению к окружающей среде независимо от положения затвора.
  • Быть ремонтопригодной без демонтажа из трубопроводной системы.
  • Присоединяться к оборудованию и импульсной линии посредством сварки.

Установка арматуры с применением фланцевого соединения допускается только для устройств предохранительного типа.

Изделия, у которых внутренняя поверхность арматуры находится в постоянном контакте с радиоактивными веществами, должны быть с разборным корпусом, что позволит периодически промывать его полость дезактивирующими растворами. Материалы, применяемые для изготовления такой арматуры, должны проявлять стойкость к воздействию растворов дезактивации.

Для металлопластиковых труб

Водопроводные и отопительные системы, собранные из металлопластиковых труб, требуют установки трубопроводной арматуры из металлопластика или металла обычной конструкции, главное — чтобы совпадал диаметр. Металлические изделия на концах могут иметь наружную или внутреннюю резьбу. Металлопластиковая арматура стыкуется с трубами компрессионным или пресс-соединением.

Для полиэтиленовых и полипропиленовых труб

Для пластиковых труб применяется арматура, конструктивно воспроизводящая устройства подобного назначения с металлическим корпусом, но полностью выполненная из полиэтилена или полипропилена, а также комбинированные варианты с использованием пластика и металла.

Трубопроводные изделия имеют белый или серый цвет, полностью соответствуют размерному ряду труб.

Арматура стыкуется с деталями пластиковых трубопроводов с помощью пайки, компрессионным или фланцевым соединением. Для установки в местах перехода с пластика на металл могут иметь встроенные латунные патрубки с нарезанной резьбой.

Типы запорных механизмов

Промышленная арматура подразделяется на несколько основных групп, различающихся по конструкции запорного механизма:

  • Задвижки.
  • Клапаны.
  • Краны.
  • Вентили.

Задвижки

Задвижки — тип запорных устройств, у которых запирающая деталь в момент остановки потока совершает движение в перпендикулярной плоскости относительно его центральной оси. Изготавливаются эти виды арматуры из конструкционной стали, латуни и чугуна в диапазоне диаметров от 15 до 2000 мм, выдерживают рабочее давление до 25 МПа и температуру до 565 ºС. Затвор задвижек может иметь форму клина, диска (одного или двух) или прямоугольной пластины (шибера). Ходовой узел подобных устройств бывает выдвинут за пределы корпусных деталей (выдвижной шток) или находится в рабочей среде (невыдвижной шток).

Клапаны

Клапаны оснащены затвором в форме плоской тарелки или конусной иглы, перемещающимся при срабатывании устройства возвратно-поступательно параллельно оси проходного отверстия. Первые называются тарельчатыми, вторые — игольчатыми. Клапан может иметь не только одно, но и два седла, которые перекрываются соответственно двумя тарелками.

Краны

У крана запирающий элемент выполнен в виде тела вращения со сквозным отверстием, предназначенным для прохода потока. Затвор такой арматуры может вращаться вокруг своей оси, в тот момент, когда ось отверстия совпадёт с осью трубопровода, кран будет в открытом положении, пропускать через себя поток рабочей среды. При перпендикулярном положении оси отверстия к оси импульсной линии — кран закрыт. Сама запирающая деталь может иметь форму усечённого конуса, цилиндра или шара.

Вентили

Вентилями называют регулирующие и запорные клапаны с резьбовым шпинделем, который выполняет функцию элемента, передающего усилие от исполнительного механизма. Проходное отверстие у подобных устройств перекрывается в горизонтальной плоскости.

Маркировка и требования стандартов

В нашей стране для обозначения основных данных арматуры принято использовать маркировку из 6 элементов — цифровых и буквенных кодов:

  • Первые две цифры обозначают тип арматуры (задвижка, вентиль, заслонка).
  • Следующие за ней буквы — вид материала корпусных деталей (чугун, сталь, алюминий, бронза).
  • Первая цифра за буквами — тип привода (механический, пневматический, электрический).
  • Две последующие цифры — номер трубопроводного изделия по каталогу ЦКБА.
  • Одна или две буквы — вид материала для уплотнительных прокладок.
  • Последующее буквенное обозначение — тип покрытия внутренних поверхностей корпуса.

Пример маркировки арматуры: 30с41нж Дy150 — задвижка стальная, номер модели — 41, уплотнительные детали из нержавейки, номинальный диаметр 150 мм.

ГОСТы

Технические условия производства ТА регламентирует ГОСТ Р 55018-2012.

Требования к основным параметрам трубопроводной арматуры указаны для:

  • Задвижек — в ГОСТ 9698 и ГОСТ 28308.
  • Запорных клапанов — в ГОСТ 9697 и ГОСТ 28291.
  • Регулирующих — в ГОСТ 12893 и ГОСТ 23866.
  • Арматуры предохранительного типа — в ГОСТ 31294.
  • Дисковых затворов — в ГОСТ 12521.
  • Шаровых и конусных кранов — в ГОСТ 9702.
  • Обратных затворов и клапанов — в ГОСТ 27477, ГОСТ 22445 и ГОСТ 28289.

Герметизация трубопроводной арматуры

Место контакта подвижного трубопроводного элемента с корпусом или крышкой герметизируется несколькими способами:

  • Сальниковой набивкой. Используется упругая сальниковая набивка, изготовленная из асбестового или пенькового волокна и пропитанная антисептиками и гидрофобными составами.
  • Сильфоном. Уплотнение подвижных элементов выполняется с помощью гофрированной трубки.
  • Мембраной. Герметизирована за счёт упругого эластичного диска (мембраны), который зажимается между крышкой и горловиной корпуса.
  • Эластичным шлангом, который пережимается, не позволяя рабочему веществу просачиваться наружу.

В качестве герметизирующих материалов для арматуры используют:

  • В сальниковых набивках — хлопчатобумажные ленты, льняную прядь, стекловолокно, графит, тальк, фторопласт.
  • Между фланцами, в составных корпусах — прокладки из резины, фторопласта, паронита или цветного металла.

Как обслуживать и ремонтировать

Для выявления неисправностей трубопроводной арматуры периодически осматривают для определения целостности корпуса, герметичности соединений, наличия смазки в электрическом приводе и возможности выполнения ремонта на месте. Если это невозможно, то устройство демонтируют полностью или частично. Чтобы не останавливать работу системы, в трубопровод на время ремонтных работ устанавливают раздвижную вставку, состоящую из куска трубы и двух фланцев, по одному с каждой стороны.

При устранении утечки среды в месте соприкосновения горловины изделия с крышкой или через зазор между корпусом и шпинделем выполняют замену сальниковой набивки. Повреждённый шпиндель можно заменить или отремонтировать путём наварки металла. Трещины в корпусе стальной арматуры завариваются, что невозможно выполнить для чугунных изделий, здесь потребуется замена. В случае обнаружения течи на стыке фланцев выполняют обтяжку фланцевого соединения.

Заключение

Большое количество разновидностей трубопроводной арматуры позволяет подобрать изделие с оптимальными характеристиками и необходимыми размерами, обеспечить бесперебойную и безаварийную работу трубопровода.

Если у вас есть полезные советы по сооружению трубопроводных сооружений, расчёту количества необходимых устройств, то поделитесь ими в комментариях. Подписывайтесь на наш канал, рассказывайте о своём опыте нам, а также своим друзьям в социальных сетях.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector