Работа каждого современного предприятия сопряжена с эксплуатацией трубопроводной системы. Они упрощают транспортировку сырья, снабжают энергетическими ресурсами жилые и производственные здания. Бесперебойную работу этих систем обеспечивает арматура трубопроводная.
В статье рассказывается об истории возникновения, разновидностях арматуры и о ее основных параметрах.
История возникновения
Трубопроводную арматуру человек начал использовать давно. По отчетам историков, в 5000 году до нашей эры люди строили простые трубопроводные системы, на которых были клапаны и краны.
Но вот доказала существование арматуры в древние времена Римская Империя. Археологи, изучающие эту культуру, на раскопках нашли пробковый кран. С помощью этого устройства римляне открывали и закрывали воду. Кран отлит из бронзы.
История создания промышленной трубопроводной арматуры началась в 19 веке. Это время первых разработок паровых машин, конструкции которых требовали устройства, которое могло перекрыть поток горячего пара по трубам.
Первые заметные шаги в промышленном арматуростроении принадлежат Тимоти Хакворту и ДжосефуХопкинсону, которые разработали первую в мире клиновую задвижку.
Для России промышленное арматуростроение стало возможно благодаря работе иностранного промышленника по фамилии Грош. Он основал литейный завод (1878г.) в С.Петербурге, который занимался серийным выпуском арматуры. А через 10 лет предприятие купил немец. Предприятие получило название АО «Лангензипен и Ко». В дальнейшем, под этим именем по всей России откроется еще несколько заводов, которые начнут серийное производство:
- арматуры для котельных и пожарных частей;
- пожарных кранов;
- насосов;
- манометров;
- медных труб.
После национализации, в 1922 завод Лагензипена переименовали в Петроградский арматурный завод «Знамя труда». Именно с этого момента началась история советского арматуростроения.
Что такое арматура трубопроводная?
Устройство для управления потоком вещества в трубе называется арматурой.
Технология работы трубопровода – сложный процесс, который постоянно надо контролировать и корректировать. Особенность таких систем в:
- наличии постоянного давления в трубе;
- повышенных температурах вещества;
- бесперебойности и большом объеме транспортировки.
Чтобы своевременно регулировать тот или иной технологический процесс, нужна трубопроводная арматура.
А вот какими процессами она управляет:
- Полностью перекрывает поток вещества в трубе.
- Регулирует давление и напор системы.
- Защищает оборудование и систему от аварийного увеличения давления (предохранительная).
- Распределяет или смешивает вещества из разных направлений (распределительно-смесительная).
- Предотвращает поворот вещества в обратную сторону.
- Разделяет среды, которые находятся в разных состояниях (фазоразделительная).
Конкретный тип выбирается в зависимости от технологии работы предприятия.
Типы арматуры
Трубопроводная арматура подразделяется на:
- сантехническую;
- промышленную;
- лабораторную.
Промышленная бывает общего и специального назначения.
По способу перекрытия подачи рабочей среды бывают следующие устройства:
- Задвижка. Служит для прекращения подачи среды. Имеется три вида: клиновая, параллельная и шиберная.
- Запорный клапан (вентиль). Выполняет те же функции, что и задвижка, но отличается от нее устройством рабочего органа, который называется затвор.
- Кран. Также служит для перекрытия потока.
- Дисковый (поворотный) затвор.
- Обратный клапан. Предотвращает обратный ход вещества.
Все 5 типов перечисленной арматуры выполняют функцию полного перекрытия потока. Для этого внутри имеются две уплотнительные (герметизирующие) поверхности, образованные в корпусе и на подвижном затворе.
Главный параметр, определяющий качество работы, является степень герметичности затвора при рабочих температуре и давлении.
В качестве рабочей среды, для которой предназначаются вышеперечисленные устройства, выступает:
- вода морская и пресная, пар;
- нефть сырая, бензин, керосин, мазут;
- машинные масла;
- химические вещества (аммиак, кислоты, щелочи);
- природный газ.
Трубопроводная арматура обеспечивает бесперебойное функционирование любой отрасли, где в процессе работы задействованы трубы.
Для каких отраслей применяется?
Устройства регулирования потока вещества используются в:
- водоснабжении, теплоснабжении и канализационных системах (коммунальные);
- газоснабжении и транспортировке природного газа;
- нефтяной промышленности;
- энергетических предприятиях, атомных и ядерных станциях, гидроэлектростанциях;
- химическом производстве;
- судовом строительстве.
Габаритные размеры, масса, материалы изготовления арматуры для каждой отрасли разнятся. Это характеризуется особенностями эксплуатации трубопроводных сетей в каждой конкретной сфере. К примеру, для судового строительства арматура выпускается компактная и облегченная. А вот для химического производства – стойкая к сильноагрессивным рабочим средам и высоким давлениям.
Арматура разделяется на две группы:
- промышленная трубопроводная арматура общего назначения;
- эксплуатируемая в особых условиях.
Первая изготавливается серийно большими партиями и является общеотраслевой. Вторую изготавливают по спецзаказам.
Что такое промышленная трубопроводная арматура?
Главное отличие промышленной арматуры от сантехнической – эксплуатационные характеристики трубопровода, в котором используются приборы.
Для больших диаметров труб нужны габаритные устройства. Также, наличие высокой температуры и давления определяет конструкционные особенности.
Около 80% арматуры в промышленности приходится на запорные устройства. Это запорные клапаны, краны, задвижки, поворотные затворы.
Выпуск продукции осуществляется по техническим условиям, разработанным в строгом соответствии с госстандартами. Ознакомится с моделями, их характеристиками, а также узнать цену и наличие товара можно на сайте завода в разделе «Каталог».
Основные эксплуатационные характеристики
Запорная арматура классифицируется по:
- номинальному диаметру DN;
- номинальному давлению PN;
- классу герметичности по ГОСТ 9544-2015г.;
- максимальной и минимальной температуре пропускаемой среды;
- пропускной способности;
- стойкости к образованию коррозии.
Производители указывают эти данные в технических паспортах и руководствах по монтажу/эксплуатации запорных приборов.
Задвижка
Конструкция прибора имеет 3 узла.
- Приводной механизм.
- Крышка.
- Корпус с затвором.
Основной рабочий орган – затвор, включает 2 элемента. Это подвижный клин с дисками, и седла, установленные в корпусе с кольцами. Затвор расположен перпендикулярно потоку рабочей среды. Устройство характеризуете малой строительной длиной, но большой строительной высотой.
Рис. 2
Отключение подачи вещества происходит при опускании клина в седло корпуса и плотном прилеганииуплотнительных поверхностей друг к другу. Качество подгонки поверхностей дисков к кольцам определяет класс герметичности задвижки по ГОСТу 9544-2015г.
Задвижки используют для перекрытия потока:
- воды и пара;
- нефти, бензина, керосина;
- неагрессивного газа;
- других жидких и газообразных веществ.
Изготовители контролируют качество приборов при помощи лабораторных испытаний. Перед тем, как выставить на продажу, устройство проверяют на герметичность и присваивают класс. После этого, задвижка может использоваться на трубопроводах по транспортировке газа или жидкости.
Порядок применения задвижек для определенных рабочих сред определен в ГОСТе 9.908-85г. По общим нормативам, скорость коррозии металла корпуса не должна превышать 0,1-0,2 мм в год.
Задвижки изготавливают из стали и чугуна. На уплотнительных поверхностях наплавляют стойкие к коррозии сплавы, богатые хромом и никелем.
Клиновые задвижки моделей:
- 30ч39р;
- 30с15нж;
- 30с41нж и 941;
- 30с515нж;
- 30с527нж и 927;
- 30с64нж и 964.
Данное обозначение разработано ЦКБА и является общепринятым для всех каталогов заводов-изготовителей.
Разберем на примере 30с41нж.
- 30 – означает, что это задвижка;
- с – материал корпуса сталь (если ч – чугун);
- 41 – номер модели (конструкция);
- нж – материал уплотнительных поверхностей нержавеющая сталь.
Если в обозначении 2 цифры, значит тип привода – ручной. В случае с моделью 30с941нж, 9 обозначает электрический привод. Для модели 30с515нж, 5 обозначает привод с понижающим редуктором.
Для указания типоразмера и номинального давления, производитель использует такую маркировку: 30с41нж Ду150 Ру16, где:
- Ду150 – диаметр условного прохода 150мм;
- Ру16 – номинальное давление 16 атмосфер (1,6 МПа).
Задвижки крепятся к трубе на фланцевое соединения. При эксплуатации трубопроводов большого диаметра, используется соединение «под приварку».
Модельный ряд представлен устройствами диаметром от 15 до 1600 мм.
Запорный клапан
В этом приборе затвор движется параллельно потоку среды. Такое устройство характеризуется большим гидравлическим сопротивлением. Строительная длина большая. При диаметре прохода 200мм, длина составляет 600мм.
Рис. 3
Благодаря наличию золотника в конструкции, клапаны способны нормально работать при давлении 40 атмосфер (4 МПа).
Обозначение по ЦКБА:
- 15с65нж;
- 15с22нж.
Маркировка 15 означает тип арматуры – клапан запорный. Остальные обозначения аналогичны маркировке задвижки.
Запорные клапаны предназначены для прекращения подачи воды, пара, а также нефтепродуктов при условии, что коррозия металла не превышает установленных ГОСТом 9.908-85г нормативов.
Дисковый затвор
Нужен для перекрытия потока вещества. В отличии от двух предыдущих, дисковый затвор – самым компактный прибор. При максимальном диаметре 1200мм, строительная длина устройства всего 300мм.
Запирающий орган в затворе – диск, вращающийся вокруг своей оси, которая устанавливается перпендикулярно потоку вещества.
Рис. 4
Благодаря небольшим габаритам, а также малому гидравлическому сопротивлению, дисковые затворы устанавливаются на трубопроводы малых и больших диаметров, по которым транспортируют жидкие, газообразные и даже абразивные среды.
Обозначение по ЦКБА:
- 32ч1р – ручной привод;
- 32ч501р – с понижающим редуктором.
Корпуса дисковых затворов изготавливаются из чугуна GGG40. На запорный диск наносится никелированное покрытие.
Дисковые затворы выпускаются с размерами DN от 32 до 1200мм. Устройства от 600мм и более могут комплектоваться электроприводом.
Обратный клапан
Устройство предназначено для блокировки обратного хода вещества в трубе. По конструкции запирающего органа, клапан схож с дисковым затвором. Отличие в механизме привода. Срабатывание клапана происходит при изменении направления движения рабочей среды.
Рис. 5
Характеристики:
- Обозначение по ЦКБА – 19ч21р.
- Материал корпуса – чугун GGG40.
- Запорный диск – чугун GGG40 с никелированным покрытием.
Модельный ряд представлен клапанами, диаметром от DN от 32мм, до 1000мм для пропуска воды только в одном направлении.