Классификация ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ. Классификация арматуры трубопроводной арматуры

Классификация трубопроводной арматуры • Портал трубопроводной арматуры "Вентиль-инфо"

Классификация трубопроводной арматуры осуществляется по различным признакам.

классификация трубопроводной арматуры

По целевому назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие группы:

• промышленная• сантехническая• лабораторная

Промышленная трубопроводная арматура предназначена для установки на трубопроводах и технологических установках различного профиля. Она подразделяется на арматуру общего назначения, предназначенную для установки в системах, эксплуатируемых в обычных условиях, и специальную, к которой предъявляются особые требования в связи со специфическим характером систем, в которых она установлена.

Сантехническая трубопроводная арматура предназначена для установки во внутренних санитарно-технических системах зданий. К ней относятся водоразборные краны, смесители.

Лабораторная трубопроводная арматура является, как правило, арматурой небольших размеров. Она имеет специфическую конструкцию в связи с тем, что к ней предъявляются совершенно особые требования. Она, как правило, не рассчитана на работу при больших давлениях и температурах.

По области применения трубопроводная арматура подразделяется на следующие группы:

• пароводяная• газовая• нефтяная• энергетическая• химическая• судовая• резервуарная

Пароводяная трубопроводная арматура является наиболее характерной для использования в системах отопления, вентиляции и теплоснабжения. Само название говорит о том, что она предназначена для работы на воде и паре. Эта арматура выпускается на широкий диапазон рабочих давлений и температур.

Энергетическая трубопроводная арматура является, как правило, пароводяной арматурой, предназначенной для работы при высоких давлениях и температурах, характерных для крупных энергетических котлов, турбин и других установок. Энергетические паровые котлы эксплуатируются при давлениях 300 и более атмосфер, а температура пара превышает 500°С. Столь высокие рабочие параметры предъявляют жесткие требования к материалу и качеству арматуры.

Газовая трубопроводная арматура предназначена для установки в системах газоснабжения. К ней предъявляются повышенные требования герметичности в связи с пожаро и взрывоопасностью рабочей среды.

Нефтяная трубопроводная арматура является арматурой, предназначенной для установки в системах и трубопроводах, по которым транспортируется сырая нефть и нефтепродукты. Эта арматура должна обладать повышенной коррозионной стойкостью в связи с тем, что нефть является весьма агрессивной средой.

Химическая трубопроводная арматура предназначена для работы на очень агрессивной среде, включая концентрированные кислоты и щелочи. Эта арматура в основном применяется в химической промышленности и не характерна для систем ТГВ. Основным средством повышения коррозионной стойкости этой арматуры являетсяиспользование специальных материалов для корпуса и деталей.

Судовая трубопроводная арматура разрабатывается для использования на флоте и морских сооружениях. Основным требованием к ней является высокая стойкость к воздействию морской воды, надежность, небольшие габариты и возможность работы вразличных положениях в условиях качки.

Резервуарная трубопроводная арматура предназначена для установки на резервуарах и емкостях. Основной отличительной ее чертой является наличие одного присоединительного конца, а не двух, как у остальных типов арматуры.

По принципу управления и действия трубопроводная арматура подразделяется на следующие группы:

• управляемаяа) с ручным приводомб) с механическим приводомв) под дистанционно расположенный привод• автоматически действующая (автономная)

Управляемая трубопроводная арматура отличается тем, что перемещение рабочего органа осуществляется за счет внешнего силового воздействия от некого внешнего источника энергии — ручного усилия, электрическим мотором, пневмоприводом илигидроцилиндром. Управляемая трубопроводная арматура под дистанционно расположенный привод отличается наличием специальной механической передачи, позволяющей отнести источник силового воздействия от самой арматуры. Так, например, оператор котельной управляет задвижкой на паропроводе, находящейся над котлом, сам в это время находясь у фронта котла.

Управляемая трубопроводная арматура может быть снабжена дополнительно силовой возвратной пружиной, возвращающей рабочий орган в определенное положение при отключении управляющего воздействия. При подаче управляющего силового воздействия оно преодолевает действие возвратной пружины и переводит рабочийорган в другое положение. В зависимости от того, в каком положении находится рабочий орган такой арматуры при отсутствии (снятии) управляющего воздействия, бывает трубопроводная арматура «нормально открытая» и «нормально закрытая». Как правило, такая арматура применяется для повышения безопасности работы установок и систем и предотвращения аварийной ситуации, то есть выполняетфункции защиты. Так, например, при отключении электроснабжения котельнойклапан на топливном трубопроводе должен самопроизвольно вернуться в закрытое положение, что предотвратит взрыво и пожароопасную ситуацию. Следовательно, здесь следует использовать трубопроводную арматуру в исполнении «нормально закрытая». Трубопроводная арматура калориферной установки вентиляции должна быть выполнена в исполнении «нормально открытая», чтобы при отключении управляющего сигнала гарантировать проток теплоносителя через калорифер и предотвратить его промерзание.

Автоматически действующая трубопроводная арматура отличается тем, что управление и рабочий цикл осуществляется только действием самой рабочей среды без каких-либо посторонних источников энергии. К этому типу относятся обратные клапаны, срабатывающий под действием изменения направления потока, регуляторы давления и расхода, кондесатоотводчики, терморегуляторы и другие видыарматуры.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

• запорная• регулирующая• распределительная• предохранительная• защитная (отсечная)• фазоразделительная

Запорная трубопроводная арматура служит для перекрытия потоков сред. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния — открыта или закрыта — и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа. Она нашла наиболее широкое применение. К этому же классу относится пробно-спускная и контрольно-спускная трубопроводная арматура, предназначенные для кратковременного открытия с целью проверки наличия или параметров рабочей среды.

Регулирующая трубопроводная арматура предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Эта арматура не обязательно должна обеспечивать полное перекрытие проходного сечения. К ней могут предъявляться дополнительные требования по виду регулировочной характеристики, надежности и точности рекулирования параметров. Сюда входит и дроссельная трубопроводная арматура, предназначенная для снижение давления потока.

Распределительная трубопроводная арматура предназначена для распределения потока по двум или более направлениям. Наиболее ярким примером является 3-х ходовой кран, применяемый и в отоплении для регулирования теплоотдачи отопительного прибора путем пропуска части общего расхода теплоносителя на стояке мимо прибора через замыкающий участок. Этот тип арматуры широко используется всистемах гидро- и пневмоавтоматики для управления различными устройствами.

Предохранительная трубопроводная арматура предназначена для предотвращения аварийного повышения какого-либо параметра в обслуживаемой системе путем автоматического выброса избыточного количества среды. Наиболее ярким примером является предохранительные клапан, устанавливаемый на паровом котле. При повышении давления в барабане котла выше предельного значения срабатываетпредохранительный клапан, и часть пара стравливается через него в атмосферу,поддерживая давление в котле на уровне максимально допустимого значения. Кэтой же группе трубопроводной арматуры относятся и мембранно-разрывные устройства, например взрывозащитный клапан. Он представляет из себя мембрану, разрываемую в момент взрыва его давлением и тем самым препятствующую чрезмерному повышению давления в системе.

Защитная трубопроводная арматура предназначена для защиты оборудования от аварийного изменения параметра среды (давления, температуры, направления потока) путем отключения обслуживаемого участка. В отличие от предохранительной трубопроводной арматуры поток не стравливается в атмосферу, а просто отключается требуемый элемент системы. Примером могут служить обратные клапаны, предотвращающие самопроизвольное изменение направления потока в трубопроводной системе. В топочных устройствах защитная ТА отключает подачу топлива к горелочному устройству в случае погасания факела или при отключении электроснабжения и остановке дымососа и дутьевого вентилятора

Фазоразделительная трубопроводная арматура предназначена для автоматического разделения различных фаз рабочей жидкости, например воды и пара (кондесатоотводчики), воды и воздуха (воздухоотводчики, вантузы), воды и масла (маслоотделители).

Помимо основных видов трубопроводной арматуры можно выделить промежуточные: запорно-регулирующая, смесительная, пробно-спускная и другие.

По материалу корпуса трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные группы:

• стальная (из углеродистой стали)• из коррозионностойкой стали• из титана• чугунная (из серого чугуна)• из ковкого чугуна• из цветных металлов• из пластмасс• из керамики (фарфор)• чугунная с защитным покрытием (резина, пластмасса, эмаль ).Более подробно характеристики отдельных материалов, их преимущества инедостатки рассмотрены в разделе Материалы, применяемые для деталейарматуры.

По конструкции корпуса трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные группы:

• проходная• угловая

У проходной трубопроводной арматуры оба присоединительных патрубка расположены на одной оси или со смещением на параллельных осях. Это наиболее распространенный тип корпуса арматуры.

У угловой трубопроводной арматуры присоединительные патрубки расположены под углом друг к другу, причем наиболее часто под прямым углом. Это позволяет в некоторых случаях упростить конструкцию арматуры и избежать необходимости установки на трубопроводе дополнительного отвода для поворота потока.

По конструкции присоединительных патрубков трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные группы:

• муфтовая• фланцевая• цапковая• штуцерная• под приварку

Муфтовая трубопроводная арматура изготавливается на малые и средние диаметры. Присоединительные концы муфтовой трубопроводной арматуры имеют внутреннюю резьбу, как правило трубную, предназначенную для вворачивания трубы с концевой короткой резьбой.

Фланцевая трубопроводная арматура имеет на присоединительных концах фланцы, представляющие из себя диск или квадрат с отверстиями под болты. Ответный фланецтрубопровода должен иметь аналогичные присоединительные размеры.

Цапковая трубопроводная арматура имеет на конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, представляющее из себя два или более винтовых захвата. Ярким примером использования этого достаточно редкого соединения является пожарный гидрант, к которому при помощи цапки подсоединяют пожарный рукав.

Штуцерная арматрура изготавливается на малые и сверхмалые диаметры.Штуцерное соединение представляет из себя пару, когда на арматуре на присоединительном конце нарезана наружная резьба, а трубопровод притягиваетсяк ней при помощи накидной гайки. Для уплотнения соединения может быть использована прокладка или, если штуцер имеет на конце конус, то мягкая меднаятрубка может быть достаточно надежно герметизирована за счет плотного обжатия на конусе.

Под приварку подготавливают присоединительные концы арматуры больших диаметров, когда надежность всех других видов соединений становится недостаточной.Более подробно преимущества различных способов соединения рассмотре-ны в разделе «Монтажные параметры арматуры».

По способу герметизации узла прохода шпинделя или штока через крышку или корпус трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные группы:

• сальниковая• сильфонная• мембранная• шланговая

В сальниковой трубопроводной арматуре для уплотнения места прохода шпинделя или штока используется упругая сальниковая набивка — пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком.Сальниковое уплотнение получило наибольшее распространение благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

В сильфонной, мембранной и шланговой трубопроводной арматуре отсутствуют подвижные соединения с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда — по другую сторону. Иначе говоря,стенка сильфона, шланга или мембрана выступают в роли герметизирующегоэлемента подвижного соединения.

По способу расположения трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные группы:

• только на горизонтальных трубопроводах с вертикальном положе-нии шпинделем или крышкой вверх• на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении• только на вертикальных трубопроводах.Так например, пробковый кран может работать в любом положении, обратный шаровой клапан должен устанавливаться только на вертикальных трубопроводах, а тарельчатый обратный клапан должен устанавливаться только на горизонтальных трубопроводах крышкой вверх.

ventil-info.com

Классификация ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ — КиберПедия

Трубопропроводная арматура

(курс лекций)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Основные термины и определения

2. Классификация трубопроводной арматуры

3. Типы арматуры

4. Эксплуатационные параметры арматуры.

5. Монтажные параметры арматуры

6. Материалы, применяемые для деталей арматуры.

6.1. Корпусные материалы

6.2. Уплотнительные материалы

6.3. Прокладочные материалы

6.4. герметизирующие материалы

6.5. Смазки

7. Обозначения арматуры.

8. Условно-графические обозначения арматуры.

ВВЕДЕНИЕ

Трубопроводная арматура представляет собой устройства, предназначенные для управления потоками жидкостей или газов, транспортируемых в трубопроводных системах.

Арматура - неотъемлемая часть любой трубопроводной системы. Расходы на нее составляют, как правило, 10-12% капитальных вложения и эксплуатационных затрат. При работе в различных системах арматура подвергается самым различным воздействиям: высоким и низким температурам, значительным давлениям, вибрациям, воздействию агрессивных жидкостей. Вследствие этого требования, предъявляемые к арматуре, чрезвычайно разнообразны. Основные из них - прочность, увеличение срока службы, надежность и долговечность, низкая стоимость и технологичность изготовления, взрывобезопасность, коррозионная стойкость - являются противоречивыми и не могут быть обеспечены одновременно. Поэтому на сегодняшний день существует огромное количество различных конструкций, каждая из которых представляет определенный компромисс между этими противоречивыми требованиями.

Раньше задачи изучения различных видов арматуры студентами специальности ТГВ возлагались на технологические практики: ознакомительную, рабочую и технологические. Однако в связи с уменьшением количества часов, отводимых на практику, а также с резким сокращением производственной базы для нормального прохождения практики в связи с закрытием или сокращением многих предприятий, возникла необходимость разработки специального курса, предназначенного восполнить образовавшийся пробел в программе подготовки.

Целью курса «Трубопроводная арматура» является знакомство студентов с многообразием существующих типов арматуры, принципиальными различиями отдельных конструкций, преимуществами и недостатками существующих типов арматуры. Студенты должны уяснить основные требования к арматуре и принципы ее выбора для конкретной системы, ознакомиться с принятой системой обозначений арматуры и ГОСТами на условно-графические изображения различных видов арматуры в схемах.

1. Основные термины и определения

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, распределение потоков по требуемым направлениям, регулирования различных параметров среды ( давления P, расхода G, температуры Т и т.д.), выпуска среды по требуемому направлению и т.д. путем изменения проходного сечения в рабочем органе арматуры.

Далее в описании термин «трубопроводная арматура» заменен сокращенным обозначением ТА.

В практике под термином ТА часто понимают и соединительные части трубопроводов, однако в данном курсе эти детали систем не рассматриваются. В целом, на наш взгляд, по отношению к ним термин ТА является не совсем подходящим. Более соответствует термин «соединительные детали». Аналогичный подход принят в зарубежной практике, где подобные детали называют словом фиттинг.

Следует особо подчеркнуть, что принципиально ничего другого, как перекрытия проходного сечения, в ТА не происходит. Какие бы функции не выполняла ТА, принцип ее действия основан только на изменении проходного сечения потока. Так, в смесители кухонной мойки или ванной комнаты мы регулируем температуру воды, изменяя соотношение потоков холодной и горячей воды, однако достигается это тем, что изменяется проходное сечение для каждого из потоков. Регулятор давления, устанавливаемый на газовом баллоне, поддерживает постоянное давление перед газовыми горелками, автоматически изменяя проходное сечение для потока газа так, что при требуемом расходе избыточное давление гасится в проходном сечении.

Конструкция арматуры в общем случае содержит следующие основные элементы: корпус с присоединительными патрубками, крышку корпуса, рабочий орган, привод.

Рабочий орган арматуры состоит из двух элементов - седла и затвора. Седло является неподвижной частью рабочего органа, расположено на корпусе ипредставляет из себя канал или отверстие для прохода потока, окруженное уплотнительной поверхностью, к которой должен плотно примыкать затвор. Затворявляетсяподвижной частью рабочего органа и представляет из себя деталь или конструктивно объединенную группу деталей, предназначенных для перекрытия проходного отверстия седла и перемещающуюся или поворачивающуюся относительно седла. Затвор имеет уплотнительное кольцо для посадки на седло и герметизации рабочего органа.

Управление арматурой осуществляется при помощи деталей, образующих подвижное соединение (шток или шпиндель) в крышке корпуса или корпусе. Это подвижное соединение герметизировано по отношению к внешней среде.

Для перемещения затвора используются различные механизмы, чаще всего винтовая пара. При использовании винтовой пары стержень, на котором закреплен клапан затвора, имеет винтовую резьбу и называется шпинделем. По резьбе шпинделя перемещается ходовая гайка, являющаяся вторым элементом винтовой пары. Если же затвор перемещается возвратно-поступательно без вращения, то стержень называется штоком. При ручном управлении или электрическом приводе чаще используют шпиндельную ТА, а при наличии мембранного или поршневого привода для перемещения затвора используется шток.

При работе ТА ее конструктивные элементы соприкасаются с различными потоками сред. Различают следующие виды сред:

* рабочая

* окружающая

* командная

* управляющая

Рабочая среда- это среда, для управления потоком которой и предназначена арматура, то есть тот поток, который протекает через рабочий орган арматуры.

Окружающая среда - это среда, которая окружает корпус арматуры. Чаще всего окружающей средой является воздух, однако могут быть и другие варианты. Так, для судовой арматуры окружающей средой может быть морская вода, для нефтяной арматуры - сырая нефть и т.д.

Командная среда - это среда, посредством которой передается управляющий импульс для работы арматуры. При использовании пневмоавтоматики это может быть сжатый воздух, при использовании гидроавтоматики - масло. Для многих регуляторов роль командной среды выполняет сама рабочая среда, передавая по трубке импульс давления. При использовании электроавтоматики и электропривода командная среда отсутствует, так как управляющий импульс является электрическим.

Управляющая среда - это среда, которая осуществляет силовое воздействие для перемещения рабочего органа арматуры в требуемое положение. Она имеет место лишь в ТА, снабженной пневмо или гидроприводом. Роль управляющей среды во многих регуляторах выполняет рабочая среда, так как перемещение рабочего органа происходит под давлением рабочей среды.

Типы арматуры

Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, имеющими одну или другую принципиальную конструкцию затвора. По этому признаку выделяют следующие основные типы ТА:

· задвижки

· клапаны

· заслонки

· краны

· мембранный (диафрагмовый) клапан

· шланговый клапан

(регуляторы давления, расхода и уровня)

(конденсатоотводчики)

Сравнительная характеристика различных конструкций арматуры приведена в таблице 2.1. К характеристикам различных типов арматуры, приведенным в таблице, следует подходить осторожно: в отдельных конструкциях того или другого типа указанные недостатки базового варианта или ликвидированы совсем, или существенно снижены. Так, задвижки с суженным проходом имеют значительно меньшую строительную высоту, чем полнопроходные (однако они имеют большую строительную длину и большее гидравлическое сопротивление). Шаровые краны по сравнению с кранами с конусной пробкой имеют меньший износ поверхностей и усилие на привод, более герметичны (однако сложнее в изготовлении и дороже). Прямоточный вентиль с косым шпинделем в отличие от обычного имеет малое гидравлическое сопротивление. Такая ситуация понятна: именно с целью ликвидации имеющихся недостатков и разрабатываются новые конструкции арматуры.

Регуляторы и конденсатоотводчики не входят в вышеприведенный список, как отдельный тип арматуры и не приведены в таблице. В принципе, они представляют из себя конструкцию, в составе которой в качестве регулирующей арматуры используется один их вышеперечисленных типов (чаще всего клапан). Поэтому их не следует считать самостоятельными типами арматуры по конструкции затвора. Однако они составляют самостоятельную группы по назначению, которые широко используются в системах ТГВ. Принцип их работы рассмотрен ниже.

Таблица 2.1

Сравнительные характеристики различных типов арматуры

Задвижки имеют затвор в виде листа, диска или клина, перемещающийся вдоль уплотнительных поверхностей седла корпуса перпендикулярно оси потока среды.

Задвижки бывают полнопроходные,имеющие седло в размер диаметра трубопровода, и суженные,у которых диаметр седла меньше диаметра трубопровода, что позволяет уменьшить необходимый ход шпинделя и, как следствие, строительный размер задвижки.

Задвижки так же бывают клиновые и параллельные. Седло клиновой задвижки представляет из себя две кольцевые поверхности, расположенные под небольшим углом по отношению к оси движения потока, образуя клиновую поверхность. Затвор представляет из себя одну или две тарелки (диска), закрепленные на шпинделе. Он бывает однодисковый или двухдисковый, упругий или сплошной. При перемещении затвора в конце хода при приближении к положению «закрыто» тарелки задвижки примыкают к седлу и за счет наличия клиновой поверхности плотно прижимаются к нему, будучи расклинены за счет усилия, создаваемого при движении шпинделя. У параллельной задвижки поверхности седел параллельны и перпендикулярны оси движения потока. Расклинивание и плотное примыкание тарелок затвора к седлам обеспечивается за счет вспомогательного клина, расположенного между тарелками.

Задвижки выпускаются с выдвижным шпинделем или штоком, и с невыдвижным шпинделем. Отличаются они конструкцией винтовой пары, за счет которой происходит перемещение затвора. Кроме того, задвижки с невыдвижным шпинделем имеют меньший строительный размер.

Преимуществом задвижек является то, что при перемещении рабочего органа он не преодолевает давления среды, что позволяет уменьшить усилие, необходимое для перемещения затвора. Преимуществом является так же то, что поток движется прямоточно, без поворотов, вследствие чего этот тип ТА имеет малое значение коэффициента местного сопротивления в открытом положении.

Благодаря симметричности конструкции задвижки могут эксплуатироваться при любом направлении движения потока.

Недостатком задвижек является сильное трение уплотнительных поверхностей в момент перемещения рабочего органа, большой габарит в направлении выдвижения штока (как минимум два диаметра трубопровода). Существенным недостатком задвижек является то, что в промежуточном положении затвора, когда тарелки частично перекрывают сечение седла, часть уплотнительных кольцевых поверхностей находится в зоне активного обтекания потоком и подвергается сильному абразивному износу твердыми включениями, содержащимися в рабочей среде. После работы в таком режиме уплотнительные поверхности изнашиваются настолько, что не обеспечивают достаточной герметичности при закрытии задвижки - задвижка «не держит».

Это ограничивает использование задвижки как регулирующего элемента (впрочем, этот недостаток свойственен многим видам арматуры). Кроме того, регулирующие характеристики задвижек неудовлетворительны, это в принципе запорная ТА.

Задвижки используются на крупных трубопроводах диаметром более 50 мм, где требуется медленное перекрытие сечения для предотвращения возникновения гидравлического удара.

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха аналогом задвижки является вентиляционный шибер, представляющий из себя прямоугольный металлический лист, перемещающийся в направляющих перпендикулярно оси воздуховода.

Клапаны имеют затвор в виде плоской или конусной тарелки, перемещающейся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности седла корпуса. В некоторых конструкциях клапанов затвор движется по дуге.

Клапаны являются самым распространенным видом ТА, как основной элемент они входят в конструкцию большинства регуляторов. Клапаны имеют большое число разновидностей (предохранительные, запорные, регулирующие и т.д.). Клапаны с затвором в виде тарелки называются тарельчатыми, а если имеют затвор в виде конусной иглы - игольчатыми. Клапаны бывают односедельные и двухседельные. В двухседельных клапанах имеется два седла, перекрываемых соответственно двумя тарелками.

Клапанами также называется ТА с упругими деформируемыми затворами -

мембранные и шланговые. В мембранном клапане затвор представляет из себя упругую гибкую мембрану, которая под действием приложенного усилия прогибается в направлении, перпендикулярном оси движения потока. Седло представляет из себя край перегородки, стоящую поперек канала для протока рабочей среды. При прогибе мембрана плотно примыкает к краю перегородки и перекрывает свободное сечение для прохода потока. В шланговом клапане сам канал для протока рабочей жидкости представляет из себя упругий деформируемый шланг, который при закрытии клапана просто пережимается специальным элементом затвора. Такие конструкции позволяют избежать наличия подвижных сальниковых уплотнений, по которым рабочая среда может перетекать наружу.

0,1 0,25 0,4 0,6 1 1,6 2,5 4 6,4 (8,0) 10,0 (12,5) 16 20 25 32 40 50 64 80 100

Значения давлений, указанные в скобках не рекомендуется применять, их следует использовать только для замены вышедшей из строя арматуры.

По условному давлениюТА можно разделить на 6 групп:

· для сверхвысокого и высокого вакуума(Рабс менее 0,1 Па)

· для низкого и среднего вакуума (Рабс от 0,1 Па до 0,1 МПа)

· для малых давлений (Рабс от 0.25 Мпа до 1,6 МПа)

· для средних давлений(Рабс от 2,5 до 10 Мпа)

· для высоких давлений (Рабс от 16 до 80 Мпа)

· для сверхвысоких (Рабс от 100 Мпа и выше)

1 0,9 0,8 0,71 0,64 0,56 0,5 0,45 0,4 0,36 0,32 0,26 0,25 0,22

Для каждого материала имеются таблицы, где указываются температурные интервалы для каждой ступени.

По температурному режиму ТА можно разделить на 5 категорий:

* обычная

* для высоких температур

* жаропрочная

* для холодильной техники

* криогенная

Арматура обычнаявыпускается на различные диапазоны температур в зависимости от материала корпуса:

из углеродистой стали - до 425 0С

из ковкого чугуна марки КЧ - до 300 0С

из серого чугуна марки СЧ - до 225 0С

из латуни и бронзы - до 200 0С

Арматура для высоких температур предназначена для работы на потоках с температурой 450 - 600 0С. Она изготавливается из специальных сталей.

Арматура жаропрочная предназначена для работы на потоках с температурой более 600 0С. Она изготавливается из сп5ециальных жаростойких легированных сталей.

Арматура для холодильной техники должна работать надежно в зоне отрицательных температур до -1530С.

Криогенная ТА предназначена для работы в условиях глубокого холода при температурах ниже -153 0С.

Корпусные материалы

Чугун представляет из себя железо с повышенным содержанием углерода. Чугун - тяжелый металл серого цвета. Как конструкционный материал используется очень широко, обладает высокой твердостью, достаточно низкой стоимостью и хорошими литейными свойствами. В отличие от низкоуглеродистой стали обладает высокой коррозионной стойкостью, что резко повышает долговечность изделий, работающих в контакте с водой. Основным недостатком чугуна как корпусного материала является его хрупкость - он колется при приложении ударной или растягивающей нагрузки. С арматурой из чугуна следует обращаться достаточно аккуратно: не подвергать ее ударам, при навертывании резьбы не прилагать чрезмерных усилий, не допускать замерзания воды в корпусе арматуры в зимнее время.

Существует несколько видов чугуна, используемых для изготовления корпусов арматуры: серый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун. Серый чугун наиболее хрупкий. Ковкий чугун хотя и не может коваться, однако его вязкость и прочность выше, а хрупкость меньше. Высокопрочный чугун занимает промежуточное место между сталью и серым чугуном, из всех чугунов он наименее хрупкий.

Чугунная арматура для повышения коррозионной стойкости может изготавливаться с внутренним защитным покрытием из различных материалов - эмали, пластмассы, резина.

Существует несколько видов чугуна, используемых для изготовления корпусов арматуры: серый чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун.

Стальпредставляет из себя железо с низким содержанием углерода. Это очень распространенный конструкционный материал, благодаря хорошим литейным качествам, пластичности, легкости обработки. Твердость стали меньше, чем у чугуна. Сталь не обладает хрупкостью, то есть не колется. Сталь хорошо подвергается механической обработке - точению, сверлению, фрезерованию, шлифованию. Стоимость стальной арматуры достаточно низкая.

Легированная сталь - это сталь с небольшими добавками других металлов для получения определённых свойств. За счет легирующих добавок повышается прочность стали и верхний температурный предел рабочего диапазона, повышаются коррозионная стойкость и твердость. Как правило, легирование осуществляется добавками хрома, марганца, ванадия, кобальта и других металлов. К легированным сталям относится нержавеющая сталь, обладающая повышенной коррозионной стойкостью, а так же жаростойкая сталь, используемая для арматуры, эксплуатируемой при высоких температурах. В отличие от обычной конструкционной стали легированные стали часто не обладают ферромагнитными свойствами.

Латунь представляет из себя сплав меди и цинка с небольшими добавками других металлов, используется для арматуры, работающей при температуре менее 250 0С. Латунь - очень пластичный металл, обладает хорошими литейными свойствами, хорошо подвергается механической обработке, отлично шлифуется и полируется, что при необходимости позволяет получить очень высокое качество поверхности. Из латуни в технике изготавливают корпуса различных изделий, включая точные приборы и механизмы. Высокое качество шлифовки позволяет изготавливать уплотнительные поверхности седла прямо на корпусе арматуры без нанесения слоя другого металла. Латунь по сравнению со сталью значительно лучше противостоит коррозии в присутствии воды и водяных паров.

Стоимость латуни, как и любого другого цветного металла, выше стоимости стали, что ограничивает ее использование арматурой малых размеров.

Бронза представляет из себя сплав меди и олова с небольшими добавками других металлов. Бронза хорошо противостоит коррозии, хорошо обрабатывается. В отличие от латуни бронза при точении образует не витую стружку, а мелко крошится, однако качество поверхности после обработки высокое. Литейные свойства бронзы человек узнал очень давно. Стоимость бронзы, как и латуни, достаточно высока, она тоже применяется для арматуры малых размеров. Из бронзы на стальной арматуре изготавливают уплотнительные кольца.

Алюминиевые сплавы применяются для специальной арматуры малых размеров, работающей при температурах до 100 0С. Алюминий обладает малой плотностью, что делает арматуру из него очень легкой. Это пластичный металл, хорошо отливается, легко подвергается пластической обработке. Недостатком является малая прочность по сравнению с ранее рассмотренными корпусными материалами. Температура плавления алюминия 650 0С, однако он теряет прочность при значительно меньших температурах. При температурах около 600 0С алюминий и его сплавы становятся хрупкими, и их можно истолочь в порошок. Коррозионная стойкость алюминия достаточно высока благодаря наличию защитной окисной пленки на его поверхности. Алюминий плохо противостоит действию щелочей.

Никелевые сплавы представляют из себя никель с добавками различных металлов. Никель и его сплавы обладают рядом ценных свойств: хорошо противостоят действию морской воды, сохраняют прочность и пластичность при низких температурах. В интервале температур от -271 0С до +600 0С свойства никеля практически не изменяются, что позволяет использовать его и в криогенной арматуре, и в арматуре, работающей при повышенных температурах. Из никелевых сплавов отметим монель,сплав 68 % Ni , 28% Cu , 2.5 Fe , 1.5 Mn. Этот сплав широко применяется для арматуры, эксплуатируемой в морской воде.

Титан- серебристо белый легкий металл, имеет высокую температуру плавления, применяется в авиации, а так же в технике как металл, хорошо противостоящий коррозии. Однако он имеет плохие антифрикционные свойства, уплотнительные поверхности из титана склонны к задиранию. В основном из этого металла изготавливают химическую арматуру. Стоимость его высока, поэтому арматура общепромышленного назначения из него не изготавливается.

Фарфор - керамический материал. Как большинство керамик, фарфор обладает высокой химической стойкостью, отсутствием коррозии, поэтому применяется для изготовления химической арматуры. Недостатком фарфора является хрупкость и малая прочность на изгиб и растяжение, на сжатие фарфор работает хорошо. Как правило, арматура из фарфора не рассчитана на высокие давления. Температурный предел у фарфора высокий.

Пластмассы являются органическими материалами, они горючи и имеют низкую прочность. Из пластмасс для изготовления арматуры наиболее широкое применение нашли винипласт (поливинилхлорид, полихлорвинил) и полиэтилен. Пластмассы обладают очень высокой химической стойкостью, что позволяет изготавливать из них химическую арматуру. Стоимость пластмасс невысока, поэтому в последнее время появилась арматура малых диаметров общего назначения, выполненная из пластмассы. Рабочее давление этой арматуры ниже, чем металлической, однако она может успешно использоваться в системах, где давления невелики. Недостатком винипласта является его низкая морозостойкость, что не позволяет использоваь арматуру из него в уличных условиях.

Уплотнительные материалы

Уплотнительные материалы применяются в том случае, когда материал корпуса арматуры не позволяет получить удовлетворительное качество уплотнительной поверхности седла. В этом случае производится наплавка колец из другого материала в пламени электрической дуги или ацетиленовой горелки с последующей механической обработкой поверхности кольца. Сплавы для наплавки уплотнительных колец должны обладать хорошими антифрикционными свойствами, малой склонностью к образованию задиров, хорошо шлифоваться, обладать коррозионной стойкостью.

Для этих целей применяют бронзу, латунь, монель-металл, нержавеющую сталь.

Уплотнительные поверхности тарелок вентилей, клапанов и другой арматуры малого диаметра, где усилия на поверхности не слишком велики, часто выполняют из неметаллических материалов - пластмассы, резины, кожи. Для арматуры крупных размеров неметаллические материалы не применяют.

Прокладочные материалы.

Прокладочные материалы применяют для уплотнения как мест соединения крышки и корпуса арматуры, так и мест соединения арматуры с ттрубопроводом, то есть присоединительных патрубков. Выбор уплотнительных материалов весьма широк, сюда входят как металлические, так и неметаллические.

Резина представляет из себя продукт термической обработки (вулканизации) смеси каучука и серы. Это очень упругий материал, обладает малой прочностью. Резиновые уплотнитель ные прокладки могут вырезаться или штамповаться из листовой резины, или формоваться в процессе вулканизации. Обычная резина выдерживает температуры до 50 0С , а специальная теплостойкая до 140 0С. Резина горюча и не должна применяться при повышенных температурах. Резиновые прокладки в зависимости от сорта резины обладают средней или высокой степенью релаксации, то есть способностью восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Это позволяет в некоторых случаях использовать прокладку повторно после разборки соединения.

Картон целлюлозныйприменяется для воды и пара низкого давления и может работать при температурах не более 120 0C и давлении не более 0.6 Мпа. Преимуществом этого материала является низкая стоимость и простота обработки. Он хорошо уплотняется, обладает малой релаксацией, то есть не восстанавливает свою форму после сжатия.

Асбест - это неорганический природный материал белого цвета, который применяется при повышенных и высоких температурах. Выпускается в виде листового материала, картона или шнуров. Сам по себе асбест непрочный, рыхлый материал, обладает плохими антифрикционными свойствами. Для улучшения фрикционных свойств прокладочный материал из асбеста часто графитируют, то есть посыпают или натирают порошковым графитом, который является хорошим смазочным материалом.

Листовой паранит представляет из себя продукт вулканизации смеси асбестовых волокон (60-70%), растворителя, каучука (12-15%), минеральных наполнителей (15-18%) и серы (1.2-8.0%) и последующего вальцевания под большим давлением.

Паранит является универсальным прокладочным материалом. При давлении выше 320 МПа он начинает течь, то есть достигается предел текучести, в результате чего все неплотности в соединении заполняются материалом и обеспечивается герметичность соединения. Толщина прокладки должна быть минимальной, однако достаточной для заполнения канавок и неровностей. При увеличении толщины прокладки повышается вероятность ее выдавливания, поэтому не рекомендуется ставить толстые прокладки. Паранит выпускается в виде листов толщиной до 6 мм, он легко режется, рубится, из него можно вырезать фигурные прокладки. Это самый распространенный прокладочный материал для средних диаметров арматуры.

Металлические прокладкиприсменяются как штатный прокладочный материал. Как правило, используются прокладки из цветных металлов. Недостатком является невозможность самостоятельного изготовления такой прокладки, а так же большая релаксация напряжений.

Льняная прядьиспользуется для уплотнения резьбовых соединений. Реред применение льняная прядь должна смазывается суриком, разведенным на натуральной олифе, что придает ей гидрофобные свойства. Натуральная олифа, в отличие от синтетической, не высыхает при отсутствии кислорода, поэтому резьбовое соединение, собранное с таким уплотнителем, может быть легко разобрано через много лет.

Льняная прядь обладает хорошей упругостью, сто позволяет при монтаже даже сделать часть оборота в направлении развинчивания соединения без потери герметичности. Это очень важно для правильного разворота трубопровода при монтаже.

Лента ФУМтак же применяется для герметизации резьбовых соединений. Сокращение ФУМ означает фторпластовый уплотнительный материал. Фторпласт обладает низким пределом текучести, то есть легко уплотняется. Он технологичен в применении, выпускается на катушках в виде лент различной толщины. Однако он практически не обладает релаксацией, что не позволяет при сборке соединения производить даже частичный поворот в тубы в обратном направлении, то есть развинчивания.

Герметизирующие материалы

Герметизирующие материалы обеспечивают герметичность арматуры по отношению к рабочей среде, препятствуя перетеканию рабочей среды в окружающую через зазоры а местах прохода органа управления арматурой через корпус или крышку корпуса.

Сальниковая набивка применяется очень широко благодаря простоте замены, низкой стоимости, широкому выбору материалов. Для набивки применяют различные материалы:

· хлопчатобумажные материалы

· пенька

· асбестовый шнур

· графит

· тальк

· стекловолокно

· фторпласт

Наиболее предпочтительно создание набивки из ранее отформованных колец. Кольца набивки должны укладываться так, чтобы разрез предыдущего кольца перекрывался следующим кольцом. Сальниковая набивка из хлопчатобумажных материалов, пеньки и асбеста выпускается в виде шнура прямоугольного сечения.

Фторпласт применяется при наличии агрессивной среды или при повышенных температурах. Графит используется как смазочный материал или как самостоятельная набивка при высоких температурах.

Смазки

По назначению смазки , используемые в арматуре, подразделяются на следующие группы:

· антифрикционные

· защитные

· уплотняющие

Смазки делятся на группы в зависимости от рабочей температуры. В основном применяют смазки на основе нефтепродуктов, при высоких температурах в состав смазки входит коллоидный или чешуйчатый графит, однако в присутствии воды и кислорода графит работает как образивный материал. Перспективно применение кремний-органических жидкостей.

Обозначение арматуры

В нашей стране принята маркировка и обозначение арматуры по системе ЦКБА (Центральное конструкторское бюро арматуростроения). В соответствии с этой системой обозначение арматуры строится из цифровго и буквенног кода основных данных - всего 6 элементов.

Тип арматуры - цифровое обозначение

10 - кран пробно-спускной

11 - кран для трубопровода

12 - запорное устройство

13,14,15 - вентиль

16 - клапан обратный подъемный и приемный с сеткой

17 - клапан предохранительный

19 - обратный поворотный

21 - регулятор давления «после себя»

22 - клапан запорный

25 - клапан регулирующий

27 - клапан смесительный

30,31 - задвижка

32 - затвор

45 - конденсатоотводчик

Материал корпуса - буквенное обозначение

с - сталь углеродистая

лс - легированная сталь

нж - нержавеющая, коррозионно-стойкая

ч - чугун серый

кч - ковкий чугун

вч - высокопрочный чугун

б - латунь или бронза

а - алюминий

мл - монель-металл

п - пластмасса

вп - винипласт

тн - титан

к - керамика, фарфор

ск - стекло

Тип привода - цифровое обозначение (одна цифра)

3 - механический с червячной передачей

4 - механический с цилиндрической передачей

5 - механический с конической передачей

6 - пневматический

7 - гидравлический

8 - электромагнитный

9 - электрический

Номер разработки конструкции по каталогу ЦКБА - двузначное цифровое обозначение

Материал уплотнительных колец- буквенное обозначение

бр - бронза и латунь

бт - баббит

ст - стеллит

ср - сормайт

мн - монель-металл

к - кожа

нж - нержавеющая сталь (коррозионно-стойкая)

нт - нитрованная (азотированная) сталь

р - резина

п - пластмасса (кроме винипласта)

вп - винипласт

фт - фторпласт

э - эбонит

бк - без кольца (седло выполнено прямо на корпусе)

Способ нанесения внутреннего покрытия корпуса- буквенное обозначение

гм - гуммирование

эм - эмалирование

п - футерование пластмассой

Трубопропроводная арматура

(курс лекций)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Основные термины и определения

2. Классификация трубопроводной арматуры

3. Типы арматуры

4. Эксплуатационные параметры арматуры.

5. Монтажные параметры арматуры

6. Материалы, применяемые для детал

cyberpedia.su

Классификация трубопроводной арматуры

Промышленная трубопроводная арматура общего назначения используется в различных отраслях народного хозяйства. Изготавливается она серийно в больших количествах и предназначается для сред с часто применяемыми значениями давлений и температуры. Этой арматурой оснащаются водопроводы, паропроводы, городские газопроводы системы отопления и т.д.

Промышленная трубопроводная арматура для особых условий работы предназначается для эксплуатации при относительно высоких давлениях и температурах, при низких температурах, на коррозионных, токсичных, радиоактивных, вязких, абразивных, и сыпучих средах. К этой арматуре относится: энергетическая, арматура высоких энергетических параметров, криогенная, коррозионностойкая, фонтанная, арматура с обогревом, арматура для абразивных гидросмесей и для сыпучих материалов.

Специальная арматура разрабатывается и изготавливается по отдельным заказам на основании особых технических требований. Часто такая арматура изготавливается, например, для экспериментальных или уникальных промышленных установок.

Судовая арматура выпускается для работы в специфических условиях эксплуатации ее на судах речного и морского флота с учетом промышленных требований в отношении минимальной массы, вибростойкости, повышенной надежности, особых условий управления и эксплуатации.

Сантехнической арматурой оснащаются различные бытовые устройства: газовые плиты, ванные установки, кухонные раковины и др. Изготавливается эта арматура в больших количествах на специализированных предприятиях, имеет небольшие проходные диаметры и в своем большинстве управляется вручную, за исключением регуляторов давления и предохранительных клапанов для газа.

2. По функциональному назначению (виду)

Запорная арматура предназначена для полного перекрытия рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требования технологического процесса. Основное назначение запорной арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду в зависимости от требований технологического процесса, обслуживаемого данным трубопроводом, обеспечивая герметичность, как в затворе, так и по отношению к внешней среде. Запорная арматура по количеству применяемых единиц составляет 80% всей арматуры.

Регулирующая арматура предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. К ней относятся: регулирующие клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня жидкости, дросселирующая арматура и т.п.

Распределительно-смесительная (трехходовая или многоходовая) арматура предназначена для распределения рабочей среды по определенным направлениям или для смешения потоков среды. Сюда относятся распределительные клапаны и краны.

Предохранительная арматура предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды. Сюда относятся: предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны.

Защитная арматура предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или предусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды и для отключения потока без выброса рабочей среды из технологической системы. Сюда относятся: обратные клапаны, отключающие клапаны.

Фазоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения рабочих сред от и фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

3. По конструктивным типам

Задвижка – трубопроводная арматура, в которой запирающий элемент перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Используется преимущественно в качестве запорной арматуры: запирающий элемент находится в крайних положениях “открыто” и “закрыто”.

Клапан – трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды в седле корпуса арматуры.

Кран – трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент имеет форму тела вращения или его части; поворачивается вокруг своей оси, перпендикулярно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды.

Затвор (затвор дисковый) – трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска и поворачивается вокруг оси, перпендикулярной к оси трубопровода.

4. В зависимости от условного давления рабочей среды

Вакуумная (давление среды ниже 1 кгс/см2 абс)

Низкого давления (от 0 до 16 кгс/см2 избыт.)

Среднего давления (от 16 до 100 кгс/см2)

Высокого давления (от 100 до 800 кгс/см2)

Сверхвысокого давления (от 800 кгс/см2).

5. По температурному режиму

Криогенная (рабочие температуры ниже –153 С)

Для холодильной техники (рабочие температуры от –153 С до –70 С)

Для пониженных температур (рабочие температуры от –70 С до –30 С )

Для средних температур (рабочие температуры до +455 С)

Для высоких температур (рабочие температуры до +600 С)

Жаропрочная (рабочие температуры свыше +600 С)

6. По способу присоединения к трубопроводу

Арматура муфтовая

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой.

Арматура цапковая

Присоединяется к трубопроводу или емкости на наружной резьбе буртиком под управление.

Арматура под приварку

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью сварки. Преимуществами являются полная и надежная герметичность соединения, минимум обслуживания. Недостаток – повышенная сложность демонтажа и замены арматуры.

Арматура фланцевая

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью фланцев. Приемуществом является возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе., хорошая герметичность стыков и удобство их подтяжки, большая прочность и применимость для широкого диапазона давления и проходов. Недостатки – возможность ослабления затяжки и потеря герметичностисо временем, большие габаритные размеры и масса.

Арматура штуцерная

Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью штуцера (ниппеля).

7. По способу герметизации

Арматура сальниковая

Герметизация штока или шпинделя относительно внешней среды обеспечивается эластичным элементом, находящимся в контакте с подвижным штоком (шпинделем) под натяжкой, исключающей протечку рабочей среды.

Арматура мембранная

В качестве чувствительного элемента применена мембрана. Она может выполнять функции уплотнения корпусных деталей, подвижных элементов, относительно внешней среды, а также уплотнения в затворе.

Арматура сильфонная

Эластичный шланг обеспечивает Для герметизации подвижных деталей (штока, шпинделя) относительно внешней среды используется сильфон, который является также чувствительным либо силовым элементом конструкции.

Арматура шланговая

Эластичный шланг обеспечивает герметичность всей внутренней полости арматуры по отношению к внешней среды.

8. По способу управления

Арматура под дистанционное управление

Не имеет непосредственного органа управления, а соединяется с ним при помощи колонок, штанг, и других переходных устройств.

Арматура приводная

Управление осуществляется при помощи привода (непосредственно или дистанционно).

Арматура с автоматическим управлением

Управление затвором происходит без участия оператора под непосредственным воздействием рабочей среды, на затвор или на чувствительный элемент, либо посредством воздействия на привод арматуры управляющей среды, либо по командному сигналу, поступающему на привод арматуры из приборов АСУ.

Арматура с ручным управлением

Управление осуществляется оператором вручную дистанционно или непосредственно.