Основным вариантом передачи горючих газов, нефти и продуктов ее переработки, теплой и горячей воды для систем водоснабжения и отопления, канализационных стоков, является их транспортировка на сколь угодно большие расстояния по трубам. При эксплуатации трубопроводов нередко возникает необходимость в прерывании подачи рабочей среды в случае аварий, для подключения к магистрали новых ветвей, ремонта и обслуживания труб, оборудования и прочих целей — данную функцию реализует запорная арматура.
Запорная арматура для системы с транспортируемой по трубам средой, перекрывающая проходной канал, нашла широкое применение не только в промышленной, коммунальной сферах, но и в строительной отрасли, а также бытовом хозяйстве. Рядовой потребитель сталкивается с запирающей арматурой при монтаже коммуникаций индивидуального отопления, горячего и холодного водоснабжения, подключении сантехнических приборов (унитазов, раковин) и бытовой техники (стиральных, посудомоечных машин).
Рис. 1 Запорная арматура для отопительных систем индивидуальных домов — примеры размещения
- Рабочая среда
- Классификация по давлению
- Виды арматуры на трубопроводах
- Типы запорной арматуры и классификация
- Назначение и сферы применения
- Запорная арматура трубопроводов — методы подсоединения
- Конструктивные особенности корпусов
- Формообразование корпуса
- Типы уплотнений
- Виды запорной арматуры по конструкции затворов
- Задвижки
- Клапаны
- Краны
- Дисковые затворы
- Приводы
- Запорная арматура на отопление и водоснабжение — материалы изготовления
- Запорная арматура — основные технические параметры
Рабочая среда
Основным нормативным документом, который поясняет, что такое трубопроводная арматура (ТПА) и описывает всю связанную с ней терминологию и определения, является ГОСТ 24856-2014.
В стандарте указано, что трубопроводной арматурой (pipeline valves) называют технические устройства, размещаемые на трубопроводных линиях, оборудовании и емкостях.
Назначение запорной арматуры (ЗА) — управление потоком среды методом изменения сечения канального прохода труб.
Под управлением подразумевается способность приборов перекрывать, открывать, регулировать, распределять, смешивать и разделять потоки.
Рабочая среда (working fluid), регулируемая арматурой — это жидкости, газы и их смеси, пульпы, пары, плазмы, сыпучие и порошковые вещества, суспензии. В промышленной сфере арматура наиболее часто применяется для регулирования потоков горячей и холодной воды, пара, нефти и продуктов ее переработки, масла, природного горючего газа.
Рис. 2 Принцип работы и конструктивное устройство типовых задвижек и кранов
Классификация по давлению
ГОСТ 24856-2014 устанавливает следующие группы арматуры в зависимости от напора среды в трубах, которой они управляют:
Низкого давления (low pressure) — способна выдерживать напор среды в трубопроводной магистрали не более 2,5 МПа (25 бар).
Среднего давления (medium-pressure) — работает при подаче рабочего тела под напором от 2,5 до 10 МПа (25 — 100 бар).
Высокого давления (high pressure) — эксплуатируется при напоре перемещаемой в коммуникациях среды свыше 10 МПа (100 бар).
Виды арматуры на трубопроводах
Под понятием виды трубопроводной арматуры (valve type) подразумевают ее функции, основные из них:
Запорная арматура (on-off, shut-off, stop)- это технические приспособления, выполняющие функцию герметичного перекрывания потока транспортируемого рабочего тела.
Помимо основного запирающего вида, в технической отрасли встречаются следующие разновидности комбинированной или многофункциональной (combined, multifunction), сочетающей разные функции арматуры:
Запорно-регулирующая (on-off and control) — помимо полного перекрывания потока запорно регулирующая арматура для отопления, водоснабжения и прочих нужд способна изменять объем движущейся среды способом частичного перекрывания канального прохода.
Запорно-обратная (stop and check) — кроме запирания канального прохода препятствует проходу среды в обратном направлении.
Невозвратно-запорная (stop non-return) – помимо предотвращения перемещения потока в обратном направлении в ней реализуется функция принудительного закрывания или ограничения перемещения затворного элемента.
Рис. 3 Конструкция запорной арматуры в разрезе
Типы запорной арматуры и классификация
Тип (type) арматуры — это классификация ее по направлению движения запорно-регулировочного элемента относительно потока среды и определение отличительных особенностей конструкции.
ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие типы ЗА:
Рис. 4 Запорная арматура на промышленных трубопроводах
Назначение и сферы применения
Арматуру делят на следующие разновидности по области использования:
Рис. 5 Водопроводная арматура в коммунальном хозяйстве
Рис. 6 Фланцы и приварные торцы
Запорная арматура трубопроводов — методы подсоединения
ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие типы арматуры в зависимости от метода соединения с трубопроводными магистралями:
Рис. 7 Цапковое с наружной и муфтовое с внутренней резьбой соединения
Конструктивные особенности корпусов
ГОСТ 24856-2014 принята классификация ЗА по конструкции корпусов, отличающихся следующими особенностями:
Читайте также: Балансировочный клапан для системы отопления: виды, схемы установки, производители
Многоходовая (multiport, multiway) — выполняет функции одновременного распределения и смешения, при этом среда поступает одновременно или с определенной очередностью в один или больше патрубков. После смешения и распределения рабочее тело выходит из одного или нескольких отводов в одно время или по очереди. Общее количество всех патрубков в данного типа приборах больше двух.
Неполнопроходная или зауженная (educed bore) — имеет диаметр проходной части меньше внутреннего размера входного патрубка.
Полнопроходная (full-bore) — имеет диаметр проходного участка с затвором равным или чуть больше внутреннего размера входного и выходного подсоединительных отводов.
Проходная (straight pattern (globe)) — имеет подсоединительные отводы, взаимопараллельные или размещенные на одной оси.
Прямоточная (oblique, Y-pattern) — в клапане шпиндельная или штоковая ось размещена не под углом 90 градусов относительно осевой линии подсоединительных отводов на корпусе. В большинстве устройств подобного типа угловой размер между шпиндельной осью и центральной осевой линией патрубков делают равным 45 градусов по соображениям уменьшения гидравлического сопротивления потоку.
Рис. 8 Полнопроходные и неполнопроходные изделия
Со смещенными осями или разнесенными патрубками (of (with) displaced nozzles (ends)) — проходные разновидности с осями вводов на разных линиях и размещенных параллельно.
Трехходовая (three-way) — относится к разновидности многоходовых, при функционировании среда поступает в оба патрубка и выходит в один. Противоположный вариант, когда транспортируемое рабочее тело входит в один отвод и выходит сразу через два или поочередно сквозь каждый из них.
Переключающая (changeover, switching device) — специальный трехходовой вид для применения в узлах с предохранительными клапанами.
Угловая (angle pattern) — имеет подсоединительные отводы, размещенные взаимно перпендикулярно или в разных плоскостях.
Аксиальной клапан (axial) — в устройстве затвор передвигается вдоль центральной оси корпусных присоединительных отводов.
Рис. 9 Разновидности корпусов
Возможно будет интересно: Кран шаровый 11б27п1 – конструкция, характеристики, стоимость
Формообразование корпуса
ТПА выпускается в корпусах, выполненных по следующим технологиям:
Рис. 10 Разновидности сальников
Типы уплотнений
ГОСТ 24856-2014 принята следующая классификация трубопроводной арматуры по типу уплотнительных элементов:
Бессальниковые (glandless, packless) — штоковое или шпиндельное герметизирующее уплотнение, реализуемое без применения сальников.
Мембранные или диафрагмовые (diaphragm, membrane) — устройство с затвором в виде мембраны, одновременно выполняющей герметизирующие или уплотнительные функции деталей корпуса, затвора, перемещающихся снаружи элементов.
Сальниковые (gland packing, packed) — имеющие уплотнители штока, шпинделя или иных наружных подвижных деталей в виде сальников.
Сильфонные (bellows) — для шпиндельной или штоковой герметизации снаружи применяется сильфонный уплотнитель, иногда он выполняет функции передачи силового усилия или является чувствительным элементом.
Рис. 11 Сильфонное уплотнение
Виды запорной арматуры по конструкции затворов
Трубопроводная арматура разных типов отличается конструкцией своих исполнительных узлов (затворов), обеспечивающих перекрытие проходного канала трубопровода. Также конструктивное устройство запорного механизма во многих случаях определяет габаритные размеры и область использования ТПА.
Задвижки
Задвижкой называют тип ТПА, запорный или регулировочный элемент которой перемещается под углом 90 градусов относительно транспортируемого потока.
Перекрывание потокового движения при помощи задвижек — один из наиболее часто применяемых способов в промышленной и коммунальной отраслях, обычно их используют на трубопроводах диаметром от 50 мм и выше. ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие разновидности задвижек:
Рис. 12 Клиновидная задвижка – конструктивное устройство на примере модели 30с41нж
Рис. 13 Шиберная (ножевая) задвижка – конструктивное устройство
Клапаны
Запорные клапаны относятся к разновидности арматуры, в которой проходной канал перекрывается специально выполненной деталью в виде поршня, носящей наименование золотника. В конструкции клапанной арматуры канальный проход в корпусе выполнен таким образом, чтобы его сверху мог закрывать клапан. Проходной канал имеет изогнутую форму с перпендикулярным входному и выходному патрубку затвором.
Золотник обычно выполняют в виде тарелки, цилиндрического поршня, сферы или иглы. Его уплотнительная поверхность, контактирующая с седловым кольцом, может быть плоской, иметь форму конуса или сферы.
ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие разновидности клапанов:
Рис. 14 Шланговый затвор
Читайте также: Кран шаровый фланцевый — конструкция, применение, установка, производители
Рис. 15 Вентильный кран (клапан) – конструктивное устройство
Краны
В кране проходной канал перекрывает непосредственно поворотный затворный элемент или его часть, осевое расположение которого относительно направления транспортируемого потока может быть под любым углом. Вращение крана осуществляется как при неподвижном штоке, если он состоит из двух или нескольких элементов, так и при его возвратно-поступательном перемещении относительно центральной осевой линии проходного канала.
ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующую классификацию кранов:
Рис. 16 Клапаны – запорные, поворотный, отсечной и осевой
Рис. 17 Дисковая задвижка – конструкция
Дисковые затворы
В затворах дискового типа перекрывание или управления потоком рабочего тела осуществляется при помощи поворотного дискового элемента, расположенного на пути транспортируемой среды, ГОСТ 24856-2014З устанавливает их следующие разновидности:
Приводы
Приводом арматуры называют устройство, обеспечивающее перемещение запорного элемента, а также создающее необходимое усилие для обеспечения герметизации затвора. Приводы используют в ситуациях, когда запорная арматура имеет большие габаритные размеры и для вращения маховиков вручную требуется приложение слишком больших физических усилий, несопоставимых с возможностями человека. Еще одна важная функция приводов — возможность дистанционного управления, что позволяет оперативно проводить все работы по перекрытию или регулированию потоков среды в трубопроводных сетях без присутствия человека.
ГОСТ 24856-2014 установлена следующая классификация запорной арматуры по типу приводов (actuator):
Рис. 18 Разновидности приводов
Рис. 19 Материалы изготовления бытового шарового крана на примере модели Bugatti
Запорная арматура на отопление и водоснабжение — материалы изготовления
Запорная арматура системы отопления и водоснабжения изготавливается из широкого ряда металлических и полимерных материалов.
Корпуса агрегатов промышленного и коммунального применения в основном делают из литьевого чугуна и различных марок сталей — как низкоуглеродистых, так и легированных различными добавками, придающих металлу повышенные антикоррозионные свойства и термостойкость.
Запорная арматура для водоснабжения, используемая в бытовом хозяйстве, в подавляющем большинстве выпускается из латуни без или с хромированным покрытием, реже из нержавейки. В последнее время из-за популярности полимеров запорная арматура для водопровода нередко выпускается в корпусах из полипропилена ПП или полиэтилена низкого давления ПНД.
Затворные клинья крупногабаритной арматуры выпускают из низкоуглеродистых сталей, делая на них наплавления из коррозионностойких, твердосплавных, термостойких и износостойких материалов. Уплотнительные кольца в седлах также выполняют наплавлением из металлов с высокими физико-химическими характеристиками (бронза, нержавейка).
Сферы шаровых кранов, применяемых в быту, изготавливают из латуни или бронзы с хромированным покрытием, а также из нержавейки.
Моховики, консоли и ручки выполняют из стали, чугуна, в приборах небольших габаритов бытового применения из пластика, алюминия, стали.
Помимо сальниковых уплотнений, запорно регулирующая арматура системы отопления промышленного, коммунального и бытового применения оснащается уплотнительными материалами из каучука, графита, тефлона (PTFE), этиленопропилендиена (EPDM) и акрилонитрилбутадиена (NBR), синтетических и фторированных (СФК, Viton) каучуков.
Рис. 20 Латунная малогабаритная запорная арматура в разрезе
Запорная арматура — основные технические параметры
Технические характеристики запорной арматуры важны при ее использовании в промышленной, коммунальной сферах и бытовом хозяйстве. Основные параметры часто указывают на корпусе изделий при их отливке или штамповке, обычно символы имеют выступающую рельефную поверхность. ГОСТ 24856-2014 дает следующие определения для основных характеристик запорной арматуры:
Рис. 21 Полимерные краны
Рис. 22 Как правильно формулировать наименование арматуры, ее условное обозначение и пример корпусной маркировки
Запорная арматура для трубопроводов широко используется во всех отраслях промышленности, коммунальной сфере, бытовом хозяйстве для управления потоками транспортируемой по трубопроводам среды. Выбираемая рядовым потребителем запорная арматура на отопление и водоснабжение должна удовлетворять требованиям совместимости с физико-химическими характеристиками подаваемой рабочей среды, иметь соответствующие конструкцию, материалы изготовления, основные технические параметры.