ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И НОРМАТИВЫ

Раздел 1

ТЕРМИНОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. Основные термины

В арматуростроении, так же как и в других отраслях промышленности, используются технические термины. Определения специфичны для этой отрасли. На сегодняшний день некоторые из них уже широко применяются, другие еще нуждаются в уточнениях и проверке практикой. Так, например, назрела необходимость термин «условный» и «условное» везде заменить на «номинальный» и «номинальное». Непрерывное расширение сферы применения арматуры вызывает появление новых терминов и определений.

Трубопроводной арматурой называют устройства, монтируемые на трубопроводах, котлах, аппаратах, агрегатах, емкостях и других установках, предназначенные для управления потоками сред путем отключения трубопроводов или их участков, агрегатов, аппаратов и т.п., распределения потоков по требуемым направлениям, регулирования различных параметров среды (аппаратов) и т.д. Управление потоком производится путем изменения проходного сечения в рабочем органе арматуры.

Трубопроводную арматуру можно разделить на промышленную, санитарно-техническую и лабораторную. Промышленная арматура может быть общего назначения и специальной — для особых условий работы. Арматурой общего назначения называется арматура, используемая в различных отраслях народного хозяйства.

По области применения арматуру подразделяют на пароводяную, газовую, нефтяную, энергетическую, химическую, судовую и резервуарную. Преобладающее количество конструкций арматуры устанавливается на трубопроводах и значительно меньшая часть монтируется непосредственно на котлах, аппаратах, установках, агрегатах и др.

По способу управления арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной). Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выполняется по соответствующим командам в моменты, определяемые рабочими условиями, обстановкой или приборами.

Управляемая арматура подразделяется на арматуру с ручным приводом, с механическим (электрическим), пневматическим, гидравлическим, электромагнитным приводом и арматуру под дистанционно расположенным приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика (или рукоятки), насаженного на шпиндель или ходовую гайку непосредственно или через редуктор. Приводная арматура снабжена приводом, установленным непосредственно на ней и действующим от постороннего источника энергии или при помощи энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.

Продолжение Раздела 1.2. Типы арматуры и их конструктивные разновидности

Приводная арматура может быть снабжена:

Арматура под дистанционно расположенный привод управляется приводом (механическим или ручным), который устанавливается отдельно от арматуры и соединяется с ней передачей, состоящей из валов, подшипников, зубчатых колес или тросов.

Автоматически действующей, или автономной, называется арматура, управление и рабочий цикл которой совершается только действием рабочей среды без каких-либо посторонних источников энергии. К ней относятся обратные клапаны, предохранительные и перепускные клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня, конденсатоотводчики. Она срабатывает под действием сил, создаваемых давлением самой рабочей среды.

Классификация по функциональному назначению

По функциональному назначению арматура подразделяется на следующие основные классы:

  1. Запорная арматура
    • Назначение: для перекрытия потока среды.
    • Распространенность: наиболее широко применяется, составляет около 80% от общего количества.
    • К ней относят: пробно-спускную или контрольно-спускную арматуру для проверки уровня жидкой среды в емкостях, отбора проб, выпуска воздуха, дренажа и т.д.
  2. Регулирующая арматура
    • Назначение: для регулирования параметров рабочей среды (давления, температуры) путем изменения ее расхода.
    • К ней относят: регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня, регулирующие вентили.
    • Отдельный подвид: дроссельная арматура, предназначенная для значительного снижения давления среды и работающая в условиях больших перепадов давления.
  3. Распределительная арматура
    • Назначение: для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям.
  4. Предохранительная арматура
    • Назначение: для предотвращения аварийного повышения давления в системе путем автоматического выпуска избыточного количества среды.
    • К ней относят: предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства и мембранные разрывные устройства.
  5. Защитная (отсечная) арматура
    • Назначение: для защиты оборудования от аварийных изменений параметров среды (давления, направления потока) путем отключения обслуживаемой линии или участка.
    • К ней относят: быстродействующие отсечные клапаны, задвижки и краны, обратные клапаны и отключающие устройства.
    • Отличие от предохранительной: при аварии предохранительная арматура открывается для сброса среды, а защитная — закрывается, отсекая защищаемый участок.
  6. Фазоразделительная арматура
    • Назначение: для автоматического разделения различных фаз рабочей среды (например, воды и пара).
    • К ней относят: конденсатоотводчики, воздухоотводчики (вантузы) и маслоотделители.

Промежуточные классы: запорно-регулирующая, смесительная, пробно-спускная.

Классификация по материалу корпусных деталей

  • Стальная (из углеродистой стали)
  • Из коррозионностойкой стали
  • Чугунная (из серого чугуна)
  • Из ковкого чугуна
  • Из цветных металлов
  • Из пластиков и керамики (фарфора)
  • Чугунная с защитным коррозионностойким покрытием (резина, пластмасса, эмаль)

Раздел 1.2. Типы арматуры и их конструктивные разновидности (продолжение)

По конструкции корпуса арматура подразделяется на проходную и угловую. В проходной арматуре среда не изменяет направления своего движения на выходе по сравнению с направлением на входе, в угловой — направление изменяется. Угловая арматура обычно устанавливается на изгибах трубопровода и обеспечивает местный поворот.

В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и приварную. Фланцевая арматура имеет фланцевые присоединительные патрубки, муфтовая — муфтовые присоединительные патрубки с внутренней резьбой. При необходимости муфтовые патрубки без резьбы (под сварку) образованные при соединении патрубков уплотняются соответствующими прокладками (паронит, резина). Цапковая и штуцерная арматура имеют соответственно цапковые или штуцерные присоединительные патрубки с наружной резьбой. Арматура приварная имеет присоединительные патрубки, предназначенные для приварки к трубопроводу.

По способу герметизации подвижного соединения (шпинделя, штока) с корпусом арматура подразделяется на сальниковую, сильфонную, мембранную и шпиндельную.

  • Сальниковой называется арматура, в которой герметичность сопряжения подвижной детали с неподвижной обеспечивается сальниковым устройством.
  • Сильфонной называется арматура, в которой герметичность подвижного сопряжения по отношению к внешней среде обеспечивается сильфоном. Некоторые конструкции арматуры могут иметь дублирующий сальник с целью повышения надежности и безопасности работы.
  • Мембранной называется арматура, в которой герметичность подвижного сопряжения по отношению к внешней среде обеспечивается мембраной. В некоторых конструкциях мембрана является одновременно и затвором.
  • В шпиндельной арматуре контроль герметичности всей внутренней полости арматуры по отношению к внешней среде осуществляется с помощью специальных уплотнений.

В зависимости от характера воздействия на арматуру различают: рабочее давление транспортируемой среды; командное давление, используемое для передачи сигналов управления приводами арматуры; управляющее давление, применяемое как источник энергии; и внешнее давление (окружающей среды).

По положению запорного органа при отсутствии питания арматура с приводом подразделяется на нормально-открытую (НО) и нормально-закрытую (НЗ). В нормально-открытой арматуре при прекращении подачи управляющей энергии клапан открывается, в нормально-закрытой — закрывается.

По способу расположения арматура может быть предназначена для установки только на горизонтальных трубопроводах в вертикальном положении, на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении, или только на вертикальных трубопроводах.

Для некоторых конструкций арматуры (предохранительные клапаны, обратные клапаны, регуляторы давления, конденсатоотводчики и др.) строго обусловлено направление движения среды, для других (задвижки, краны, шланговая арматура, мембранная арматура) движение среды может быть в любом направлении.

1.2. Типы арматуры и их конструктивные разновидности

Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, основными из которых являются: задвижки, клапаны, краны и дисковые затворы.

Задвижки. Задвижками называются конструкции арматуры с затвором в виде клина, диска или шибера, перемещающимися вдоль уплотнительных поверхностей перпендикулярно оси потока среды.

  • По форме затвора задвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновая задвижка имеет затвор, уплотнительные поверхности которого расположены под углом друг к другу. Параллельная задвижка имеет затвор, уплотнительные поверхности которого расположены параллельно. Она может быть шиберной (однодисковой) или двухдисковой.
  • По характеру движения шпинделя различают задвижки с выдвижным шпинделем (шпиндель совершает вращательно-поступательное движение) и с невыдвижным (вращаемым) шпинделем (шпиндель совершает только вращательное движение).

Клапаны. Клапанами называются конструкции арматуры с затвором в виде плоской или конусной тарелки, перемещающейся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности седла корпуса. К клапанам относят также конструкции арматуры (поворотные клапаны), в которых затвор в виде тарелки совершает движение по дуге.

  • По взаимному расположению патрубков клапаны бывают проходные (входной и выходной патрубки расположены на одной оси) и угловые.

Запорные и регулирующие клапаны иногда называют вентилями.

Мембранная арматура. В мембранной арматуре для полного перекрытия потока среды используется упругая мембрана. В таких конструкциях часто отсутствуют внутренние полости, контактирующие со средой, что делает их идеальными для агрессивных сред. Мембраны обычно изготавливаются из полимерных материалов.

Краны. Краны со смазкой имеют устройство для периодической (ручной или автоматической) подачи густой смазки по каналам на пробке и корпусе для смазывания подвижного соединения.

Дисковые затворы (заслонки). Затвором служит диск, поворачивающийся на оси, расположенной в проточной части. Дисковые затворы наиболее часто используются при больших диаметрах трубопровода, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности запорного органа.

Конденсатоотводчики. Конденсатоотводчиками называются конструкции арматуры, предназначенные для автоматического отвода конденсата. По принципу работы они подразделяются на:

  • Поплавковые: принцип работы основан на использовании разницы в плотностях пара и конденсата. Бывают с закрытым поплавком, открытым поплавком и поплавком колокольного типа.
  • Термостатические: работа основана на использовании расширения термочувствительного элемента и разности температур пара и конденсата.
  • Термодинамические: принцип действия основан на использовании аэродинамического эффекта и термодинамических свойств среды.

Регуляторы давления и уровня.

  • Регуляторы давления — арматура, предназначенная для автоматического поддержания давления без использования посторонних источников энергии. Поддержание давления обеспечивается в заданной точке трубопровода (до регулятора или после него).
  • Регуляторы уровня — арматура, предназначенная для автоматического поддержания уровня без использования посторонних источников энергии. Бывают регуляторы питания (уровень поддерживается добавлением жидкости) и регуляторы перелива (отведением излишка жидкости). Регулирование давления и уровня осуществляется путем изменения расхода среды.

Раздел 2. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ АРМАТУРЫ

2.1. Условные, рабочие и пробные давления

Основные параметры арматуры можно разделить на эксплуатационные (давление, температура, пропускная способность, тип привода, время срабатывания) и конструкционно-монтажные (строительные длины, способ присоединения к трубопроводу и т.д.).

Классификация по давлению:

  1. Для вакуума — для абсолютных давлений ниже 0.1 МПа.
  2. Для малых давлений — до 1,6 МПа.
  3. Для средних давлений — от 2,5 до 10 МПа.
  4. Для высоких давлений — от 10 до 60 МПа.
  5. Для сверхвысоких давлений — от 100 МПа и выше.

Определения:

  • Рабочее давление (Pp) — наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры при рабочей температуре среды.
  • Пробное давление (Pпр) — избыточное давление, при котором арматура должна подвергаться гидравлическому испытанию водой на прочность и плотность.

Условия эксплуатации:

  • Фактическое рабочее давление может превышать стандартное до 5%.
  • При пульсирующих давлениях, гидравлических ударах, переменных температурах и ограниченном сроке службы (< 20 000 ч.) вводится поправочный коэффициент к стандартным значениям.

Зависимость давления от температуры:
Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре среды от 0 до +200°C, для арматуры из чугуна, бронзы или латуни — от 0 до +120°C. При повышении температуры допустимое рабочее давление снижается. Для сталей существует 14 температурных ступеней, где давление снижается по следующему ряду: 1; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,45; 0,4; 0,36; 0,32; 0,28; 0,25; 0,22.

Классификация по температурному режиму:

  1. Обычная: из углеродистой стали (до 425°C), из ковкого чугуна (до 300°C), из серого чугуна (до 225°C). Для критичных объектов (например, при температурах ниже -50°C) применяется арматура из легированной стали или специальных сплавов.
  2. Для высоких температур (450 - 600°C): из специальных сталей.
  3. Жаростойкая: для температур свыше 600°C.
  4. Холодильной техники: для температур до -153°C.
  5. Криогенная: для температур ниже -153°C.