Что такое трубопроводная арматура?
Трубопроводная арматура - это общее название для различных устройств и компонентов, используемых в системах трубопроводов для контроля и управления потоком жидкостей, газов или сыпучих материалов. Трубопроводная арматура включает в себя различные клапаны, задвижки, затворы, фланцы, фитинги и другие устройства.
Трубопроводная арматура представляет собой важный элемент в системе трубопроводного оборудования. Она играет решающую роль в обеспечении надежности и эффективности работы трубопроводных систем на различных объектах, от бытового использования до промышленных предприятий и судов.
Трубопроводная арматура выполняет несколько функций в системах трубопроводов. Она может использоваться для открытия или закрытия потока в трубопроводе, регулирования его скорости, направления или давления. Арматура также может использоваться для предотвращения обратного потока, переключения потока между различными трубопроводами, обеспечения безопасности и выпуска избыточного давления.
Различные типы трубопроводной арматуры имеют различные конструкции и принципы работы, чтобы соответствовать конкретным требованиям системы. Например, клапаны используются для регулирования потока и могут быть шаровыми, дисковыми, запорными и т.д. Задвижки используются для открытия и закрытия потока, а фланцы и фитинги используются для соединения различных секций трубопровода.
Трубопроводная арматура широко применяется в различных отраслях, включая нефтегазовую промышленность, химическую промышленность, энергетику, водоснабжение, водоотведение и другие сферы, где требуется контроль и управление потоком в системах трубопроводов.
Трубопроводная арматура может быть изготовлена из различных материалов, таких как сталь, чугун, сплавы и полиэтилен, в зависимости от требуемых свойств и условий работы. Например, стальные клапаны широко применяются в промышленности благодаря своей устойчивости к высоким температурам и давлениям, а полиэтиленовые трубы обладают хорошей устойчивостью к химическому воздействию и коррозии.
Классификация
Каждый тип трубопроводной арматуры имеет свои особенности и предназначен для определенных задач. Например, фланцевые соединения обеспечивают герметичность и удобство сборки, а заслонки позволяют регулировать поток вещества в трубопроводе. Конструктивные особенности, такие как конусные присоединения или специальные уплотнения, позволяют обеспечить надежность и герметичность системы.
Транспорт по трубопроводам является лидером среди различных видов транспорта, включая колесные и без колесных средства, в перевозке грузов. Общая протяженность российских трубопроводных магистралей составляет более 250 тысяч километров.
Для эффективного управления таким важным национальным достоянием необходимы специализированные технические средства, которыми является трубопроводная арматура. Виды трубопроводной арматуры включают:
- Сантехническая арматура;
- Промышленная арматура;
- Лабораторная арматура.
Сантехническая арматура относится к устройствам, предназначенным для регулирования и перекрытия водопроводных систем в квартирах, домах и частных предприятиях. Это включает вентили, краны, смесители и другие приборы. Рабочая среда, по которой течет в трубопроводах, может быть жидкостью, газом, пульпой или другим веществом.
Лабораторная арматура включает устройства, которые работают в специфических условиях без воздействия давления и высоких температур. Она включает различные клапаны, трубки, защитные оправы и другие инструменты, необходимые для точных измерений, отбора проб и других лабораторных манипуляций.
Промышленная арматура включает устройства, которые управляют рабочей средой в трубопроводах. Управление может включать остановку, перенаправление и регулировку потока среды. Регулировка среды в трубопроводах подразумевает контроль и при необходимости изменение основных параметров, таких как давление и температура.
Трубопроводная арматура подразделяется на общепромышленную и специальную. Для каждой отрасли производится своя особая трубопроводная арматура с определенными параметрами и конструкцией.
Такие устройства необходимы для:
- Коммунальных служб;
- Газовой промышленности;
- Нефтяной промышленности;
- Топливной промышленности;
- Химической промышленности;
- Судостроительной отрасли.
Заводы, занимающиеся производством трубопроводной арматуры, выпускают специфические изделия, выполненные для решения конкретных задач по требованию всех заинтересованных сторон.
Применение
Трубопроводная арматура является неотъемлемой частью различных промышленных устройств, таких как магистрали, котлы, емкости и другие. Ее главная функция заключается в регулировании и управлении жидкими и газообразными средами, включая:
- Горячую и холодную воду (как пресную, так и соленую);
- Водяной пар;
- Нефтепродукты;
- Дизельное топливо и бензин;
- Естественные и синтетические масла;
- Природные газы и сопутствующие газы;
- Химические вещества;
- Шламы и пульпы.
Для каждой отрасли промышленности разрабатываются специализированные устройства, имеющие уникальные эксплуатационные и технические характеристики. Например, в судостроении применяется компактная арматура, чтобы соответствовать ограниченным пространственным условиям. С другой стороны, для химической промышленности особое внимание уделяется работе устройств в агрессивных средах.
Виды промышленной арматуры
Для обеспечения ясного разграничения характера работы и выполняемых функций, используется видовая классификация трубопроводной арматуры. В соответствии с этим, можно выделить следующие подгруппы:
- Запорная арматура полностью прекращает поток газа или жидкости. Она устанавливается на границах участков трубопровода, перед емкостями, котлами и другими агрегатами.
- Обратная арматура не позволяет веществу протекать в обратном направлении. Она защищает агрегаты, насосы и станции от неблагоприятных последствий обратного потока.
- Предохранительная арматура обеспечивает защиту агрегатов и узлов, работающих под давлением. Она предотвращает превышение основных параметров рабочей среды, освобождая излишки в окружающую среду.
- Регулирующая арматура служит для регулировки основных параметров путем изменения скорости подачи, напора и давления путем регулировки расхода.
- Отключающая арматура перекрывает поток вещества при превышении основных параметров.
Кроме того, существуют комбинированные модели трубопроводной арматуры, которые объединяют несколько функций одновременно.
По принципу воздействия на рабочий орган, выполняющий функцию регулировки, арматура может быть управляемой или автономной.
Автономная арматура характеризуется тем, что ее действие не зависит от внешних факторов и определяется внутренними особенностями системы. В контексте арматуры, это означает автоматическое реагирование на рабочую среду.
К автономной арматуре относятся:
- Обратная арматура;
- Предохранительная арматура;
- Отключающая арматура.
К управляемой арматуре относятся запорная и регулирующая. Последняя может быть оснащена датчиком, который автоматически определяет необходимость вмешательства.
По объему поставляемых устройств для предприятий, управляющих трубопроводными системами и магистралями, запорная и обратная арматура занимают первое и второе места. По своей конструкции эти виды арматуры являются наиболее простыми и надежными.
Существует множество разновидностей трубопроводной арматуры, включая клапаны, фланцевые соединения, заслонки, мембранные приварки, отводы и многое другое. Каждый тип арматуры имеет свои конструктивные особенности и предназначен для определенных условий эксплуатации.
Привод
Трубопроводная арматура доступна с тремя различными типами приводных механизмов:
- Ручной привод выполняется с использованием штурвала, рукоятки или вентиля, и его выбор зависит от типа и размера устройства. Для управления такой арматурой требуется прямое участие человека.
- Механический привод представлен редуктором, который работает с помощью прямого воздействия персонала или автоматического устройства, действующего от управляющей среды.
- Управляющая среда - это энергия, которая воздействует на привод, двигая затвор.
Дистанционный привод имеет два типа.
Ручной дистанционный привод, где затвор перемещается с помощью воздействия человека на привод, который находится в удаленном месте от арматуры. В этом случае привод соединен с устройством с помощью передачи, таких как цепи, тросы, валы, подшипники и шестерни.
Автоматический дистанционный привод, где в системе присутствует командная среда, передаваемая из центра управления на автоматическое устройство, установленное на арматуре.
Командная среда - это сигнал, который активирует автоматический привод.
Давайте рассмотрим каждый тип приводов более подробно.
Ручной
При комплектации трубопроводной арматуры ручным приводным механизмом, затвор приводится в движение с помощью штурвала (маховика).
Конструкции ручных механизмов различаются. Например, на задвижке установлен массивный штурвал, который позволяет перемещать затвор в верхнее или нижнее положение, вращая гайку и шпиндель. На кране и дисковом затворе есть рукоятки, которые, при воздействии на них, закрывают соответствующие запорные органы.
Выбор типа привода зависит от размеров арматуры, принципа передачи усилия от рукоятки и характера движения затвора. В случае задвижки, усилие передается через резьбовое соединение гайки и шпинделя, а направление движения запорного органа перпендикулярно потоку рабочей среды и определяется штурвалом.
В то же время, у кранов и дисковых затворов усилие передается непосредственно от рукоятки. Запорные органы в этих случаях расположены по-другому:
- у крана шаровидной формы затвор находится в потоке и вращается вокруг своей оси;
- у дискового затвора диск также находится в потоке и вращается вокруг своей оси, перпендикулярной потоку среды.
Чем больше диаметр проходной части арматуры, тем больше гидравлическое сопротивление, которое оказывается на затвор. Из этого следует, что необходимо приложить больше усилий, чтобы ручным приводом перевести затвор в положение "закрыто", особенно в случае больших показателей гидравлического сопротивления.
Механический
Приводы данного вида могут быть оснащены исполнительным механизмом, таким как редуктор с понижающей передачей и автоматическим устройством.
Механический редуктор выполняет функцию снижения оборотов устройства. Преимущество этого типа привода заключается в возможности работы с арматурой большого диаметра без использования энергии для управления. Однако у него есть и недостаток: снижение нагрузки на штурвал приводит к увеличению числа оборотов, необходимых для полного закрытия потока. Это может привести к потере времени.
Принцип работы электропривода аналогичен механическому редуктору, за исключением наличия двигателя. Он управляет шпинделем, обеспечивая открытие и закрытие затвора в течение считанных секунд. Для снижения требуемой мощности электродвигателя, может быть установлен дополнительный понижающий редуктор. Однако, поскольку стандартный 220 В аппарат с частотой тока 50 Гц имеет высокое число оборотов на валу (до 3000), понижающий редуктор становится необходимым.
Принцип работы пневматического и гидроприводов схож, за исключением используемой управляющей среды. В первом случае движение штока осуществляется с помощью сжатого воздуха, во втором - воды.
Шток является подвижной деталью без резьбы, которая передает усилие от привода на затвор.
Пневматический и гидроприводы устанавливаются на отсекающую арматуру, где требуется мгновенное срабатывание.
Дистанционный
Этот тип привода предназначен для увеличения эффективности работы магистралей и установки арматуры в труднодоступных местах.
При обслуживании нефтегазопроводов, протяженностью на тысячи километров, которые пролегают через реки и океаны, использование дистанционного привода становится необходимостью.
Оператор передает крутящий момент на цепную передачу с помощью маховика. Через систему цепей, валов и поворотных редукторов, крутящий момент передается на штурвал арматуры, который в свою очередь управляет движением затвора, перекрывая поток.
Такая система применяется при установке трубопроводной арматуры в ограниченных пространствах, таких как технологические люки, перегруженные трубами отсеки, производственные помещения и другие.
Также установлены блокировочные рукоятки, которые предотвращают управление приводом с помощью кнопок открытия и закрытия. Эта мера безопасности применяется при проведении работ на магистрали, которые связаны с разгерметизацией системы. Блокировочная рукоятка исключает влияние человеческого фактора, который часто становится причиной аварий на производстве.
Автономные приводы
Автономные приводные механизмы применяются на отсекающей, обратной, защитной и предохранительной арматуре. Они могут быть реализованы в виде:
- двустворчатого диска с пружиной;
- разрывной мембраны;
- пружины затвора и других конструкций.
Принцип работы автономного привода заключается в автоматическом срабатывании арматуры при достижении определенных параметров рабочей среды. Например:
- при изменении направления потока в трубе, двустворчатый диск закрывает поток;
- при превышении критического давления, мембрана разрывается;
- при увеличении скорости потока или давления, пружина затвора отводит его.
Действие такого привода осуществляется путем воздействия среды на рабочий орган арматуры без необходимости в человеческом или другом внешнем вмешательстве (например, энергии).
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 арматура?
Устройства для регулирования потока вещества применяются в различных отраслях, включая:
- Коммунальные системы: водоснабжение, теплоснабжение и канализационные системы.
- Газоснабжение и транспортировка природного газа.
- Нефтяная промышленность, включая добычу, транспортировку и переработку нефти.
- Энергетические предприятия, атомные и ядерные станции, гидроэлектростанции.
- Химическое производство, где требуется обработка и перемещение химических веществ.
- Судостроение, для обеспечения систем водоснабжения и газоснабжения на судах.
- Габаритные размеры, масса и материалы, используемые для изготовления арматуры, могут отличаться в каждой отрасли. Это обусловлено особенностями эксплуатации трубопроводных сетей в каждой конкретной сфере. Например, в судостроении арматура должна быть компактной и легкой, а для химического производства - устойчивой к агрессивным средам и высоким давлениям.
Арматура также может быть разделена на две группы:
Промышленная трубопроводная арматура общего назначения, которая производится серийно большими партиями и является универсальной для различных отраслей. Арматура, предназначенная для эксплуатации в особых условиях, которая изготавливается по специальным заказам для удовлетворения требований конкретных проектов или отраслей.
Маркировка
В России принята система маркировки арматуры, которая состоит из пяти элементов:
- Тип арматуры, указывающий на ее функциональное назначение, такое как кран, клапан, затвор, задвижка и другие.
- Материал корпуса, указывающий на материал, из которого изготовлен корпус арматуры. Это может быть сталь, латунь, бронза, алюминий и другие материалы.
- Тип привода, указывающий на вид устройства, используемого для управления арматурой. Это может быть механический, пневматический, электрический и другие типы приводов.
- Номер модели по каталогу ЦКБА (Центрального конструкторского бюро арматуры), который позволяет идентифицировать конкретную модель арматуры и уточнить ее характеристики.
- Материал уплотнительной поверхности, указывающий на материал, используемый для создания герметичной поверхности арматуры. Это может быть латунь, фторопласт, нержавеющая сталь, эбонит и другие материалы.
Эта система маркировки позволяет идентифицировать и классифицировать арматуру, облегчая выбор и использование в различных отраслях и условиях эксплуатации.
Для выбора подходящей трубопроводной арматуры важно учитывать условия работы, требования к прочности, температурные режимы, свойства перекачиваемых сред и другие параметры. При выборе необходимо руководствоваться стандартам, таким как ГОСТ, которые определяют требования к качеству и безопасности арматуры.
Наша компания предлагает широкий спектр трубопроводной арматуры различных типов и материалов на основе лучших технических решений.
