1. Классификация трубопроводной арматуры. Классификация и конструкция трубопроводной арматуры.
1. Классификация трубопроводной арматуры. Классификация и конструкция трубопроводной арматуры. 1. Классификация трубопроводной арматуры. Классификация и конструкция трубопроводной арматуры.
Трубопроводной арматурой называют устройства, монтируемые на трубопро-водах, котлах, агрегатах и других установках и предназначен¬ные для отключения, распределения, регулирования, смещения или сброса потоков сред.
В зависимости от области применения трубопроводную арматуру можно подразделить на промышленную, бытовую и лабораторную.
Промышленная арматура бывает общего назначения — для использо¬вания в различных отраслях народного хозяйства в том числе и в энергетике, и специальная — для работы в особых условиях (энергетическая для АЭС).
Арматура может быть управляемой и действующей автоматически. Управление арма-турой производится вручную или с помощью привода, действующего от постороннего источника энергии (электрического, пневматического, гидравлического). Автоматически действующая арматура (обратные и предохранительные клапаны.
Конденсатоотводчики, регуляторы давления, отключающие устройства и др.) срабатывает под действием сил, создаваемых давлением самой рабочей среды.
По характеру выполняемых функций арматура подразделяется на основные (запорная, регулирующая, предохранительная и разная) и дополнительные (запорно-регулирующая, распределительная, смесительная, защитная и др.) классы (табл. 1).
Класс арматуры
Тип
Назначение
Запорная
Краны, вентили, задвижки, затворы.
Для периодического включения или отключения потока среды (жидкости, пара, газа).
Регулирующая и дросселирующая
Регулирующие вентили, регулирующие клапаны, регуляторы питания, перелива и уровня.
Дроссельные вентили и клапаны, дросселирующие устройства, охладители пара, конденсатоотводчики.
Для изменения и поддержания в трубопроводе или резервуаре параметров среды и ее расхода.
Предохранительная
Клапаны импульсные, предохранительные, аварийные и обратные.
Для зашиты резервуара или трубопровода, находящегося под избыточным давлением, от чрезмерного повышения давления, а так же для предотвращения обратного потока среды.
Контрольная
Для контроля наличия и уровня среды.
Для автоматического удаления конденсата (воды) из паропроводов.
Защитная
Клапаны впускные, обратные, автоматические.
Для аварийного отключения подогревателей высокого давления.
В зависимости от направления потока среды арматуру подразделяют на проходную и угловую. В проходной арматуре (в отличие от угловой) поток не меняет направления движения на выходе. Проходная арматура обычно устанавливается на прямолинейных участках трубопровода, угловая — в местах его поворота.
В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапфовую, штуцерную и под приварку.
Специальная конструкция арматуры для АЭС отличается: отсутствием фланцев, как для соединения корпуса с крышкой, так и для присоединения корпуса арматуры к трубопро-воду (это позволяет наряду с увеличением надежности соединения в условиях больших давлений и температур уменьшить массу арматуры; кроме того, исключается обтяжка гаек. что является трудоемкой операцией); простотой формы корпусов и конструкции затворов; пере-дачей усилия шпинделя не на крышку, а непосредственно на корпус.
В зависимости от способа герметизации арматура может быть сальниковой, сильфонной, мембранной и шланговой. Трубопроводная арматура должна быть надежной в эксплуатации.
Под надежностью трубопроводной арматуры понимают ее способность выполнять требуемые функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.
Основные показатели надежности арматуры высоких и сверхвысоких параметров следующие: средний срок службы до списания — 25 лет; срок службы до первого капитального ремонта — 36 мес.
Источник
Виды кранов
В зависимости от геометрической формы затворов краны делятся на ШАРОВЫЕ, КОНУСНЫЕ и ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ.
ШАРОВЫЕ КРАНЫ – один из современных прогрессивных типов арматуры. Эта конструкция не является новинкой, она известна уже более ста лет. Однако в первоначальных вариантах шаровый кран не обеспечивал плотного перекрытия прохода, т. к. уплотнение создавалось между металлическими поверхностями шаровой пробки и седел корпуса. Появление и внедрение в практику арматуростроения таких материалов, как тефлон (фторопласт), синтетические каучуки для изготовления седел привели ко второму рождению шаровых кранов.
Эти новые материалы позволили не только обеспечить плотность закрытия, но и существенно снизить усилия, необходимые для управления краном. В результате появился замечательный тип арматуры, главные достоинства, которого – простота конструкции, высокая и надежная герметичность, небольшие габариты, простая форма проточной части, удобное управление. Благодаря этим особенностям шаровые краны находят все большее применение вместо других традиционных типов арматуры, выполняющих те же функции — конусных кранов, клапанов (вентилей) и задвижек в диапазонах до DN 200, PN до 4,0 МПа при температурах до 200 0 С. Так, например, некоторые изготовители предлагают стальные фланцевые шаровые краны взамен задвижек 30с41нж PN 1,6 МПа DN до 200со строительными длинами, точно соответствующими этим задвижкам.
ЗАТВОРОМ крана служит пробка сферической формы – ШАР, по оси которой выполнено сквозное круглое отверстие для прохода среды. В проходных кранах для полного закрытия или открытия прохода достаточно повернуть шар на 90 °. Диаметр отверстия, как правило, соответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливается кран. Такой кран называют полнопроходным. Потери напора рабочей среды при проходе через полностью открытый кран весьма незначительны (ориентировочно – не более, чем в трубе длиной, равной строительной длине крана – это в разы меньше, чем в других типах запорной арматуры).
В то же время выпускаются СУЖЕННЫЕ КРАНЫ с постепенным коническим переходом от диаметра отверстия на присоединительных концах корпуса к отверстию в шаре, которое обычно бывает уменьшенным до следующего диаметра (например, от 100 до 80) Такие краны экономически целесообразно применять на системах, где гидравлическое сопротивление арматуры не имеет существенного значения или где не требуется полнопроходность в арматуре для пропуска устройств (ершей) для очистки трубопровода.
СЕДЛА В КОРПУСЕ выполняются в виде колец из различных видов пластмасс (обычно — фторопласт), что обеспечивает надежную герметичность, легкость и плавность поворота шаровой пробки, но ограничивает применение крана для сред с температурой не более 200 °С.
Шаровые краны имеют большое разнообразие исполнений, но в основе классификации – две принципиально различные конструктивные схемы запорного органа: с плавающим шаром и с шаром в опорах.
В первом случае шаровая пробка в положении «закрыто» может свободно перемещаться по отношению к штоку и под действием давления среды со стороны входа прижиматься к уплотнительному кольцу со стороны выхода, что способствует герметизации крана. Такие краны применяют в основном для DN не более 200. Для больших DN кран выполняют по схеме «С ШАРОМ В ОПОРАХ», где пробка устанавливается и поворачивается в опорах, а седла под действием давления прижимаются к ее сферической поверхности.
Такая конструкция существенно снижает усилия, необходимые для управления краном и позволяет применять управление при помощи электрических, пневматических и гидравлических приводных устройств меньшей мощности, чем для кранов с плавающим шаром. Конечно, такое преимущество не дается «бесплатно»: конструкция крана усложняется, стоимость увеличивается. Но для магистральных трубопроводов больших диаметров, а также для технологических трубопроводов с малыми диаметрами, но большими рабочими давлениями среды целесообразно использовать краны с шаром в опорах.
В случаях, когда по условиям эксплуатации применение электроэнергии нежелательно или невозможно, краныоснащаются приводами пневматическими или пневмогидравлическими. При этом для работы привода используется энергия от внешнего источника сжатого воздуха или газа, транспортируемого по трубопроводу, на котором установлен кран (обычно – на магистральных газопроводах). Как правило, такие приводы — ПРЯМОХОДНЫЕ, ПОРШНЕВЫЕ Однако применяются и некоторые другие решения: поворотные лопастные или с использованием мембранных механизмов.
В пневмоприводах сжатый воздух подается в цилиндр, перемещает поршень, от которого при помощи механизма – обеспечивается поворот выходного звена привода и соответственно – шара крана для его открытия или закрытия. Такое решение применяют для кранов с небольшими DN и PN. Для кранов магистральных газопроводов используют пневмо-гидроприводы. Здесь на поршень в цилиндре воздействует жидкость (масло) под давлением газа, отбираемого из трубопровода. Такое усложнение конструкции обеспечивает плавное без ударов срабатывание привода и поворот шаровой пробки крана.
КОНУСНЫЕ КРАНЫ – один из самых давних и самых простых типов арматуры.
ЗАТВОР – пробка конической формы. В отличие от шаровых кранов отверстие для прохода среды, как правило, не круглое, а трапециевидное. Седлами является внутренняя коническая поверхность корпуса. Таким образом, уплотнительными поверхностями запорного органа являются конические поверхности – наружная пробки и внутренняя корпуса.
Конусные краны насчитывают довольно большое число конструктивных исполнений, что вызвано стремлением использовать этот тип арматуры в различных условиях эксплуатации. Объяснить это отчасти можно тем обстоятельством, что конусные краны издавна были традиционным типом арматуры, хотя в наше время многие из них с успехом могут быть заменены (и практически заменяются) более универсальной конструкцией — шаровыми кранами.
Главная проблема конусных кранов состоит в том, чтобы в реальной конструкции были обеспечены два трудносочетаемых, а иногда и взаимоисключающих требования. С одной стороны – осуществить плотный контакт между коническими поверхностями пары корпус – пробка и создать удельные давления, обеспечивающие герметичность. С другой – обеспечить свободный плавный поворот пробки, не допуская ее заклинивания и возможности задирания уплотнительных поверхностей. Последнее требование, с учетом того, что финишной операцией обработки конических поверхностей является притирка, диктует необходимость изготовления корпусов и пробок из материалов, обладающих хорошими антифрикционными качествами (латунь, бронза, чугун).
Такие материалы ограничивают применение кранов конусных давлением 1,6 МПа и диаметром до 50, реже – до 100 мм. Иногда краны изготавливают также из углеродистой стали DN до 200. Но в этих случаях пробку делают из чугуна (11с7бк, 11с17бк), либо вводят систему смазки уплотнительных поверхностей (11с9бк). Эти мероприятия (о них речь ниже) существенно облегчают работу пары корпус – пробка.
В конусных кранах применяются различные способы уплотнения в запорном органе.
Простейшие по устройству – НАТЯЖНЫЕ КРАНЫ. Здесь пробка прижимается к корпусу с помощью гайки, которая навинчивается на резьбовой хвостовик пробки и опирается на шайбу, передающую усилие затяжки на нижний торец корпуса. Затяжкой гайки обеспечивается герметичность как в затворе, так и в отношении внешней среды. Примером таких кранов может служить кран 11Б1бк на PN 0,1 МПа, выпускаемый Закарпатским арматурным заводом. Описанная конструкция требует весьма качественного изготовления конических поверхностей как по углу и прямолинейности образующих конусов, так и по высокому классу шероховатости их поверхностей. Эти требования ограничивают пределы применения таких кранов по давлению до 1 МПа и диаметром до 50 мм.
Другой способ уплотнения – в сальниковом кране. Здесь усилие, прижимающее пробку к корпусу, передается через сальниковую набивку, которая предотвращает пропуск рабочей среды в среду окружающую. Уплотнение набивки производится либо накидной гайкой, либо через сальник при помощи анкерных болтов и гаек. Затяжку сальника отрегулировать непросто. Поэтому для облегчения поворота пробки при слишком сильной затяжке сальника, а также при заклинивании или «прикипании» конической пары в кранах с DN 40 и выше применяют отжимной болт, ввернутый в нижний торец корпуса. В качестве образцов таких кранов можно назвать 11Б6бк и 11ч8бк на PN 1 МПа.
И наконец, уплотнение между пробкой и корпусом может создаваться при помощи пружины, что практически осуществлено в латунных муфтовых кранах типа 11Б12бк на давления не выше 0,01 МПа, которые устанавливаются на подводках к бытовым газовым плитам в квартирах.
Для снижения усилий, необходимых для поворота пробки и предотвращения износа уплотнительных поверхностей применяются КРАНЫ СО СМАЗКОЙ.
На уплотнительных поверхностях таких кранов (обычно — на пробке) имеется система канавок, заполняемых специальной смазкой, которая подается в кран через отверстие в штоке (шпинделе) через обратный клапан. Примеры таких клапанов – КСР на PN 1,6 МПа, КТС на PN 2,5 МПа, КППС на PN 14 МПа, выпускаемые Юго-Камским заводом.
Еще один способ уменьшения крутящего момента для управления краном – подъем пробки перед поворотом и посадка ее на место после поворота. Такие краны называют КРАНЫ С ПОДЪЕМОМ ПРОБКИ. Подъем производится на небольшую величину, исключающую трение уплотнительных поверхностей и их износ. Для управления краном имеется два элемента: один – маховик для подъема и опускания пробки, другой – рукоятка для ее поворота. Для примера назовем кран чугунный трехходовой на PN 1,6 МПа типа 11ч25бк, выпускаемый Закарпатским заводом.
СИСТЕМЫ ПОДАЧИ СМАЗКИ И ПОДЪЕМА – ОПУСКАНИЯ ПРОБКИ являются конструктивными особенностями кранов. К ним примыкают краны, предназначенные для вязких и застывающих нефтепродуктов и других сред, требующих постоянного подогрева для поддержания – их в состоянии, позволяющем транспортирование по трубопроводу. Такие краны называют КРАНЫ С ОБОГРЕВОМ. Они имеют так называемую рубашку, которая создает вокруг корпуса крана пространство, куда может подаваться пар или другой теплоноситель. Такие краны на PN 1,0 МПа выпускает Златоустовский машиностроительный завод: 11с7бк (проходной) и 11с17бк (трехходовой).
Еще одной конструктивной разновидностью конусных кранов (это относится к проходным кранам) являются ПРОБНО-СПУСКНЫЕ КРАНЫ. Это, по сути, обычные сальниковые краны, но предназначенные для установки на котлы, резервуары и другие емкости для выпуска рабочей среды (контроль за ее наличием, взятие проб и т.п.). Выпускной конец этих кранов оформлен прямым 10Б8бк, 10Б19бк или изогнутым 10Б8бк. Они применяются с PN до 20 при PN 1 МПа и температуре до 225 °С.
Теперь, об управлении конусными кранами. По причинам, которые были отмечены выше, конусный кран весьма сложно изготовить и отрегулировать так, чтобы обеспечить близкую к расчетной стабильной величине усилия, необходимого для поворота пробки. Это обстоятельство, как правило, делает неприемлемым использование приводов для управления конусными кранами. Поэтому они обычно управляются вручную.
Итак, в КРАНЕ затвор имеет форму тела вращения (конус, шар, цилиндр) с отверстием для пропуска среды. При перекрытии потока затвор поворачивается вокруг своей оси в пределах одного оборота. В соответствии с формой затвора, который в кранах называют пробкой, краны подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические.
В КОНУСНЫХ КРАНАХ необходимо создавать определенное усилие прижатия конусных поверхностей пробки и корпуса. Это осуществляется двумя путями. Один из способов – с использованием резьбовой пары (гайка навёрнута на резьбовой хвостовик пробки) или пружины. Такие краны называют НАТЯЖНЫМИ. Другой способ – при помощи затяжки сальника, создающей прижатие пробки к конусной поверхности корпуса и одновременно перекрывающей выход рабочей среды в атмосферу. Такой кран называют САЛЬНИКОВЫМ или ПРОБКО-САЛЬНИКОВЫМ. По форме проточной части можно выделить краны ПРОХОДНЫЕ и ТРЕХХОДОВЫЕ.
Дополнительная информация представлена в следующих видеороликах:
Источник
