Запорная арматура — виды, типы, сфера применения и методы подсоединения

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

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 трубопроводной арматуры

Всего выделяют 7 видов таких изделий по назначению: запорная, регулирующая, предохранительная, защитная, фазоразделительная, смесительно-распределительная, контрольная.

1. Запорная – представлена задвижками, кранами, заслонками и вентилями. Обеспечивает полное прекращение движения рабочей жидкости в трубах для ее спуска в среду, либо для поступления в контрольные и измерительные приборы.
2. Регулирующая – представлена вентилями, саморегулирующимися клапанами, конденсатоотводчиками и специальными приборами, которые регулируют необходимый уровень потока. Обеспечивает возможность изменения температуры, напора, давления и расхода вещества в определенном агрегатном состоянии.
3. Предохранительная – представлена предохранительными и перепускными клапанами, а также мембранным предохранителем. При повышении давления в сосуде выше нормы обеспечивает автоматическое открытие клапана и сброс лишнего вещества.
4. Защитная – представлена отсечными и обратными клапанами, либо пневмозадвижками. Обеспечивает автоматическое аварийное отключение отдельного участка или всего трубопровода при критическом изменении показателей рабочего материала.
5. Фазоразделительная – представлена маслоотделителями, вантузами и конденсатоотводчиками. Служит для автоматического разделения фаз рабочего вещества, которое находится в разных агрегатных состояниях и их удаления.
6. Смесительно-распределительная – представлена в виде специальных кранов-смесителей, которые распределяют потоки, и клапанов. Обеспечивает смешивание различных потоков рабочего вещества в один, либо разделяет один поток на несколько потоков, идущих в разных направлениях.
7. Контрольная – представлена пробко-спускными кранами, датчиками уровня. Служит для определения движения и уровня рабочего материала, который находится в определенном агрегатном состоянии.

Виды арматуры на трубопроводах

Под понятием виды трубопроводной арматуры (valve type) подразумевают ее функции, основные из них:

• запор,
• регулирование,
• предохранение,
• препятствие обратному движению,
• разделение потоков.

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:

• Задвижка(gate) — устройства с управляющим элементом, двигающимся под прямым углом к потоку.
• Клапан(globe valve) — прибор с затворным или регулировочным элементом, перемещающимся параллельно потоку.
• Кран, вентиль (ball, plug) – устройство с затворно-регулировочным элементом в форме вращающегося тела или его фрагмента, оборачивающимся вокруг своей оси. При этом запорный узел может располагаться в угловом положении по отношению к направлению потока среды.
• Дисковый затвор (butterfly valve) — тип запорной арматуры, у которой затворный или регулировочный элемент сделан в форме диска. Диск вращается вокруг оси, которая может располагаться в перпендикулярном или угловом направлении к потоку.

Рис. 4 Запорная арматура на промышленных трубопроводах

Классификация вентилей

По конструкции корпуса:

• проходные. Вентили такого типа монтируются на прямолинейных участках трубопровода, где не допускается уменьшение потока рабочей среды. Проходная арматура имеет большой вес и высокое гидравлическое сопротивление;
• прямоточные. Патрубки такого запорного вентиля расположены противоположно друг другу. Корпус более компактный, но длинный и тяжелый. Гидравлическое сопротивление ниже, чем у проходных моделей;
• смесительные трехходовые. Такие запорные вентили могут иметь три или четыре присоединительных патрубка. Устройства используются для соединения нескольких потоков с разными рабочими средами: газообразными и жидкими. Смесительные вентили используют для стабилизации рабочей температуры, процесса разжижения, дозирования реагентов и т. д.;
• угловые. Запорные вентили этого типа имеют перпендикулярно расположенные присоединительные патрубки, монтируются в местах поворота магистрали.

По типу регулирующего элемента:

• односедельные. Клапан выполнен в виде иглы с переменным по длине сечением. Запирающий элемент может крепиться к шпинделю или быть с ним одним целым. Клапан монтируется в корпусе посредством резьбы, но не обеспечивает герметичность при закрывании. Вентиль подходит для работы в системах с небольшим потоком газа;
• двухседельные. Такие вентили разгружают шток по оси при разности давлений на входе и выходе. Слабый подъем регулирующего элемента не обеспечивает достаточную плотность запирания.

По степени герметизации:

• сальниковые. Они имеют простую конструкцию, невысокую стоимость. Устройство такого вентиля предусматривает возможность смены сальника или донабивки;
• сильфонные. Предназначаются для работы с опасными (токсическими, взрывоопасными) веществами, когда утечка недопустима. Уплотнение отличается высокой надежностью, но не подлежит ремонту.

Назначение и сферы применения

Арматуру делят на следующие разновидности по области использования:

• Промышленная (industrial pipeline) — эксплуатируется в различных отраслях промышленности без каких-либо специальных требований от пользователей.
• Специальная(tailored) — рассчитана на эксплуатацию в условиях с конкретными характеристиками транспортируемой и окружающей среды.
• Для опасных производств (for hazardous facilities) — применяется на объектах, где используют вредные и опасные для здоровья человека реагенты (горючие, взрывчатые, легковоспламеняющиеся, токсичные и прочие вещества) а также оборудование, эксплуатируемое под напором от 0,07 МПа или при температурных параметрах рабочего тела свыше 115 °С.
• Санитарно-техническая (sanitary, plumbing) — запорная арматура для водопровода, монтируемая на санитарную технику. Рядовой потребитель наиболее часто сталкивается с шаровыми кранами, устанавливаемыми под раковинами и унитазами перед гибкими подводками, при подключении к водопроводу стиральных и посудомоечных машин.
• Судовая(ship, marine)- размещаемая на трубных коммуникациях и оборудовании судов.
• Вакуумная (vacuum) — работающая при давлениях ниже атмосферного.
• Контрольная(monitoring) — регулирующая подачу среды в контрольную, измерительную аппаратуру и приборы.
• Криогенная(cryogenic) — работающая в среде с температурой от 0 до 120 °К.
• Отсечная(quick-acting) — быстросрабатывающая в соответствии с техпроцессом производств.
• Приемная(inlet) — обратного типа действия, монтируемая на концевой части трубопровода до электронасоса.
• Противопомпажная(antisurge)- отвечающая за снижение разбежки в расходе рабочего тела компрессоров.

Рис. 5 Водопроводная арматура в коммунальном хозяйстве

• Редукционная(pressure-reducing (throttle) — выполняющая функции по понижению напора в сетях за счет повышения гидросопротивления.
• Спускная(bleed, blow-off, drain) — выполняет функции по сбрасыванию больших объемов жидкостей из резервуаров и трубопроводных систем в короткое время.
• Пробно-спускная(sampling and bleed) — используется при отбирании проб и определения наличия среды, сбрасывания ее из различного типа резервуаров, котельного оборудования.
• Устьевая, нефтегазовая (wellhead, oil-and-gas field) — рассчитана на функционирование в трубах нефтедобывающих скважин, их обвязке и за границами трубопроводов.
• Нефтегазодобывающая или фонтанная (christmas tree) — устанавливается в устье скважинных труб при нефтегазодобыче.
• Фонтанная(устьевая) елка (christmas tree) — вспомогательная разновидность при установке устьевых приборов, предназначена для обеспечения нормального функционирования последних.
• С обогревом (with heating, jacketed) — имеет встроенный в корпус электрокабель или накрыта сверху теплозащитным кожухом. В пространство между корпусом и кожухом подают тепловой носитель, к примеру, пар или нагретый воздух.
• Энергетическая(energy, power) — относится к специальным разновидностям для функционирования на объектах энергетической промышленности.

Рис. 6 Фланцы и приварные торцы

Установка компенсаторов

а — линзового с задвижкой; б — резинотканевого; 1 — нижний кожух; 2 — верхний кожух; 3 — штифт; 4 — муфта; 5 — насадка; 6 — колпак; 7 — ковер малый; 8 — подушка под ковер; 9 — труба водогазопроводная усиленная; 10 — фланец приварной; 11 — задвижка; 12, 14 — прокладки; 13 — компенсатор двухлинзовый

Ввиду того что в колодцах очень часто находится вода, гайки и стяжные болты ржавеют, поэтому работа с ними затрудняется, а в отдельных случаях эксплуатационный персонал оставляет стяжные болты на линзовых компенсаторах, не свертывая гайки. Линзовый компенсатор перестает выполнять свою функцию, поэтому новые конструкции компенсаторов не предусматривают стяжных болтов. При ремонтах применяют струбцину для сжатия компенсаторов.

В связи с тем что компенсаторы выполнены из тонкостенной стали толщиной 3-5 мм, они не могут быть равнопрочны трубе. Ограниченность давления — основной недостаток линзовых компенсаторов. Для увеличения допустимого давления компенсаторы изготовляются из более прочной стали, с большим количеством волн, но меньшей высоты.

Существуют компенсаторы, выполненные из гнутых, обычно цельнотянутых труб (П-образные и лирообразные). Основной недостаток таких компенсаторов — большие габариты. Это ограничивает их применение на трубопроводах больших диаметров. В практике газоснабжения гнутые компенсаторы распространения не получили и совершенно не применяются в качестве монтажных компенсаторов при установке задвижек.

Большим достоинством обладают резинотканевые компенсаторы (рисунок выше). Они способны воспринимать деформации не только в продольном, но и в поперечном направлениях. Это позволяет использовать их для газопроводов, прокладываемых на территориях горных выработок и в сейсмоопасных районах.

Запорная арматура трубопроводов — методы подсоединения

ГОСТ 24856-2014 регламентирует следующие типы арматуры в зависимости от метода соединения с трубопроводными магистралями:

• Бесфланцевая(flangless) — в устройстве отсутствуют подсоединительные фланцы на корпусе, но оно монтируется в разрыв трубопровода, имеющего фланцы на трубных торцах. Для подключения арматуры используют приварку, штуцерные, ниппельные и прочие виды подсоединений.
• Межфланцеваяили стяжная (wafer) — не имеет фланцев и размещается в промежутке линии между ее фланцевыми дисками как соединительная арматура трубопроводов.
• Муфтовая(female, screwed) — имеет на корпусе патрубки с нанесенной на внутреннюю оболочку резьбой.
• Под приварку или приварная (butt-weld) — имеет на корпусе гладкие подсоединительные отводы обычно цилиндрической формы, которые приваривают в разрыв трубы или к оборудованию, резервуарам.
• Фланцевая(flanged) — обычно оснащена фланцевыми дисками с отверстиями для болтового крепления, вставляется в разрыв трубопровода или подсоединяется к фланцам оборудования, резервуаров.
• Цапковая((male) screwed) — имеет цилиндрические корпусные отводы для подсоединения, оснащенные наружной резьбой и буртиком.
• Штуцерная(union) — оснащена патрубками с внешней резьбовой насечкой.

Рис. 7 Цапковое с наружной и муфтовое с внутренней резьбой соединения

Статья по теме:

Кран шаровый фланцевый — конструкция, применение, установка, производители. На нашем сайте есть отдельная статья, посвященная шаровым кранам фланцевым. Особенности, устройство, характеристики, популярные модели. Посмотрите, возможно, будет полезно почитать.

Формообразование корпуса

ТПА выпускается в корпусах, выполненных по следующим технологиям:

• Литые (cast) — изготовлены по технологии литья.
• Литосварные (cast and welded) — состоят из отлитых деталей, соединенных между собой методом сварки.
• Литоштампованные (cast, die and welded) — изготовлены по технологии отливки деталей корпуса и штамповки (вальцовки, ковки) внутренних цилиндрических элементов (обечаек) из металлических листов.
• Штампосварные (die and welded, stamped and welded) — детали корпуса выполнены по технологии штамповки (вальцовки, ковки) цилиндрических элементов (обечаек) и скреплены друг с другом свариванием.
• С неразъемным корпусом (one-piece body) — корпусные детали при сборке скреплены между собой опрессовкой, приварены или посажены на клей.
• С разъемным корпусом (split body) — составные части корпуса соединены между собой посредством резьбовой насечки.

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

Задвижки

а — параллельная с вьадвижным шпинделем: 1 — корпус; 2- запорные диски; 3 — клин; 4 — шпиндель; 5 — маховик; 6 — сальниковая набивка; 7 — уплотнительные поверхности корпуса; б — клиновая с невыдвижным шпинделем: 1 — клин; 2- крышка; 3 — втулка; 4 — гайка; J — маховик; 6 — сальник; 7 — буртик; 8 — шпиндель

При закрытии задвижки клин упирается в дно задвижки и раздвигает диски, которые своими уплотнительными поверхностями создают необходимую плотность. В клиновых затворах боковые поверхности затвора расположены не параллельно, а наклонно. Причем эти задвижки могут быть со сплошным затвором и затвором, состоящим из двух дисков. На подземных газопроводах целесообразно устанавливать параллельные задвижки.

Однако задвижки не всегда обеспечивают герметичность отключения, так как часто уплотнительные поверхности и дно задвижки загрязняются. Кроме того, при эксплуатации задвижек с неполностью открытым затвором диски истираются и приходят в негодность.

Все отремонтированные и вновь устанавливаемые задвижки необходимо проверять на плотность керосином. Для этого задвижку следует установить в горизонтальное положение и залить сверху керосин, с другой стороны затвор окрашивают мелом. Если задвижка плотная, то на затворе не будет керосиновых пятен.

На подземных газопроводах задвижки монтируют в специальных колодцах (рисунок ниже) из сборного железобетона или красного кирпича. Перекрытие колодца должно быть съемным для удобства его разборки при производстве ремонтных работ.

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:

• Клиновые (wedge gate) — устройства с подвижным затвором, имеющим форму клина. При опускании он ложится на поверхности седельных колец, размещенных между собой под аналогичным углом. Например, чугунная задвижка с обрезиненным клином 30ч39р.
• Параллельные (parallel gate) — имеют седловые уплотнители, размещенные взаимо параллельно.
• С выдвижным шпинделем, штоком (gate valve with rising stem) — при открывании или закрывании проходного канала вращающийся шпиндель или шток, на которых закреплен запор, перемещается относительно центральной оси подсоединительных отводов на длину рабочего хода.
• С невыдвижным шпинделем (gate valve with non-rising stem) — при открывании и закрывании проходного канала вращающийся шпиндель не перемещается в поступательном направлении относительно центральной оси прибора, а его участок с резьбой не выходит за внутреннюю корпусную область.

Рис. 12 Клиновидная задвижка – конструктивное устройство на примере модели 30с41нж

• Шиберная или ножевая (slide gate, slab gate) — затворным элементом служит пластина с параллельным расположением седельных колец. (Про шиберную задвижку можно узнать в отдельной статье).
• Клиновая двухдисковая (double disc wedge gate) — запорной элемент сделан из двух наклонных дисков. В их размещении конструктивно реализована возможность самоустанавливаться относительно корпусных седельных колец.
• С упругим клином (flexible wedge gate) — имеет клиновидную форму и состоит из двух наклонных дисков. Между дисками находятся упругие или жесткие подвижные детали, перемещение или деформация которых позволяет клину самоустанавливаться относительно корпусных седельных колец.
• Параллельная двухдисковая (double parallel disc gate) — имеет в конструкции два параллельно расположенных относительно друг друга диска. При опускании подвижного затворного элемента одна из деталей узла упирается в дно проходного канала, диски расходятся и плотно прижимаются к седельным уплотнительным кольцам.
• Поворотная (rotatable gate) — перекрывают движение потока рабочей среды поворотом размещенного в проходном канале затворного элемента вокруг своей оси.
• Шланговая (pinch gate) — специальный тип задвижек, работающих на перекрытие участка трубопровода, проходной канал которого в затворе выполнен из пластичного гибкого шланга. При работе в режиме закрывания затворный элемент передавливает шланг, останавливая тем самым движение по нему рабочего тела.

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:

• Запорный (on-off, stop) — предназначен для запирания проходного канала, имеют конструкцию в форме клапана.
• Регулирующий (control) — управляют объемом подачи транспортируемого рабочего потока за счет перемещения клапана на определенное расстояние.
• Предохранительный (safety) — клапан выполняет защитные функции в трубопроводной магистрали или на оборудовании.
• Отсечной (isolation) — отличается быстрым временем срабатывания, перекрывая поток транспортируемого рабочего тела при возникновении аварийных или экстренных ситуаций.

Рис. 14 Шланговый затвор

• Герметический, гермоклапан (tight disc-type) — используется в системах вентилирования, конструктивно схож по конструктивному исполнению с дисковым затвором, перемещающимся в конечной стадии перпендикулярно или параллельно центральной оси трубопровода.
• Нормально-закрытый (НЗ) (air-to-open, normally closed) – клапан, непосредственно управляемый электроприводом или вспомогательным механизмом, создающими усилия перемещения запорного или регулировочного элемента. При отсутствии электроэнергии устанавливаются в положение «закрыто».
• Нормально-открытый (НО) (air-to-close, normally open) — устройство с непосредственным электроприводом или вспомогательным механизмом, перемещающими золотник для запирания или регулировки размера проходного канала. При отсутствии подачи электроэнергии самопроизвольно устанавливается в положение «открыто».
• Электромагнитный клапан (solenoid) — устройство с приводом в виде электромагнитной катушки и ее якоря, связанного с золотником. Привод может располагаться как внутри корпуса, так и быть вынесен наружу за его поверхность.

Преимущества и недостатки

Вся информация для удобства сведена в таблицу 1.

Таблица 1

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):

• Ручной (manual) — для перемещения исполнительного элемента используется физическая сила человека.

Рис. 18 Разновидности приводов

• Электрический (electric) — для выполнения своих функций арматурой применяются электромеханические механизмы, обеспечивающие поступательное или вращательное (на много или неполное число оборотов) движение шпинделя.
• Электромагнитный (solenoid) — преобразование энергии электрического тока происходит в электромагнитной катушке, которая за счет своего поля перемещает ферромагнитный сердечник, связанный со шпинделем устройства. По способу расположения электромагнитной катушки различают встроенные в арматуру и блочные узлы, расположенные за пределами корпуса устройства. По типу действия электромагнита различают конструкции реверсивного, тянущего, толкающего, поворотного типа.
• Пневматический (pneumatic) — для управления запорным или регулирующим механизмом используется сжатый воздух.
• Гидропривод (hydraulic) — перемещение исполнительного элемента производится при помощи жидкости, подаваемой под давлением.
• Пневмогидравлический (pneumatic and hydraulic) — комбинированная конструкция, исполнительный элемент которой перемещается при помощи сжатого воздуха и подаваемой под напором жидкости.
• Электрогидравлический (electrohydraulic) — перемещение исполнительного элемента реализуется за счет подачи на механизм электрического тока и жидкости под давлением.

Рис. 19 Материалы изготовления бытового шарового крана на примере модели Bugatti

Назначение газовой арматуры и оборудования

Газовая арматура и газовое оборудование предназначаются для установки на трубопроводах применяющихся для транспортировки, снабжения и распределения голубого топлива. С помощью этих механизмов включается и отключается подача, изменение давления, количества, направления газового потока. Арматуре присущи такие основные характеристики, как номинальное давление (условное) и номинальный диаметр.

Под номинальным давлением берется max давление при температуре 20 град., при котором гарантируется длительная служба разных соединений элементов и узлов с трубопроводом. Условный проход (DN) — это характеристика, которая используется в трубопроводных сетях в качестве общего параметра соединяемых частей.

Газовый трубопровод включает в себя не только трубы, но и большое количество газовой арматуры, которая обеспечивает его надежное функционирование

Большая часть разновидностей арматуры состоит из запорного или же из дроссельного устройства. Это конструкции в виде корпуса снаружи закрытого крышкой.

Внутри корпуса перемещается затвор. В результате перемещения затвора относительно его седел меняется площадь участка, через который газ проходит. Этот процесс вызывает изменение гидравлического сопротивления.

Простая конструкция, доступная стоимость и возможность использовать газовые заслонки в большом диапазоне температур — вот основные достоинства газовых заслонок

Соприкасающиеся во время отключений частей газопровода поверхности затвора и седла носят название уплотнительных. В устройствах дроссельного типа поверхности затвора и седла, которые, в свою очередь, образуют регулируемый проход для транспортировки рабочей среды, носят название дроссельных.

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

Условные обозначения газовой арматуры

Применяющаяся в газовом хозяйстве арматура стандартизована. На каждой детали стоит обязательно шифр, состоящий из 4 частей.

Первые 2 цифры шифра — это вид арматуры:

• 11 — краны для трубопроводов;
• 14,15 — запорные вентили;
• 16 — обратные подъемные клапаны;
• 17 — клапаны предохранительные;
• 19 — обратные поворотные клапаны;
• 25 — регулирующие клапаны;
• 30, 31 — запорные задвижки;
• 32 — затворы.

На втором месте в шифре стоит условное обозначение материала изготовления корпуса: углеродистая сталь — с, кислотостойкая нержавеющая сталь -нж, серый чугун — ч, чугун ковкий — кч, бронза, латунь — бр, винипласт — вп, легированная сталь — лс, алюминий — а.

Задвижка газовая из чугуна гораздо меньше подвергается коррозии, но она более хрупкая, чем аналогичное устройство изготовленное из стали

На третьем месте в шифре стоит порядковый номер детали. На четвертом находится обозначение материала, из которого сделаны уплотнительные кольца: бронза или латунь — б, нержавеющая сталь — нж, резина — р, эбонит — э, баббит — бт, кольца уплотнительные отсутствуют — бк.

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:

• Номинальные параметры (nominal parameters) — числовые показатели функциональных характеристик из стандартизированного ряда значений, приведенные без допусков отклонений.
• Номинальное или условное давление PN (nominal pressure) — максимальный показатель напора, выраженный в килограммах в секунду, барах или атмосферах при постоянной температуре транспортируемой среды в 20 °С, при котором запорная арматура трубопроводов функционирует в течение предписанного госстандартами срока службы.
• Номинальный диаметр DN (nominal diameter) — размерный параметр, приближенно равный внутреннему размеру сечения устройств. Показатель DN измеряется в миллиметрах и принимается равным одному из значений стандартизированного ряда. DN служит основным размерным показателем при выборе любого вида арматуры.

Рис. 21 Полимерные краны

• Рабочее давление (line pressure; operating pressure; service pressure; working pressure) — наибольшее избыточное давление, при котором трубопроводная арматура отрабатывает эксплуатационный паспортный срок при выбранных материалах и заданной температуре.
• Время срабатывания (response time) — временной интервал, в течение которого запорной элемент перемещается из положения «открыто» в «закрыто» или наоборот.
• Проходное сечение или проход (flow area) — сечение под углом 90 градусов относительно направления потока в любой точке проходного участка арматуры.
• Утечка или протечка (leak; leakage) — проникновение транспортируемой среды наружу за габариты корпуса, вызванное разницей в давлениях между подаваемым потоком и атмосферным воздухом. Измеряется в объеме выходящего наружу рабочего тела в единицу времени при закрытом затворном механизме.
• Нормальные или стандартные условия (normal conditions) — характеристики среды для измерения объема газов: соответствуют температурному показателю в 20 °С и атмосферному давлению в 760 мм рт. ст. при нулевой влажности.
• Расчетная температура (design temperature) — температурные параметры корпусных стенок ЗА, равные среднему арифметическому показанию значений, измеренных на внутренней и наружной оболочке устройства при функционировании его в нормальных эксплуатационных условиях.

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.

Где применяется промышленная запорная арматура

• В системах общепромышленного типа, к которым относятся стандартные трубопроводы, используемые для транспортировки обычных сред в стандартных условиях. В таких трубопроводах используется стандартная арматура с усредненными характеристиками.
• В транспортных сетях нефтяной и газовой промышленности. Причем нефтегазовая промышленная арматура отличается достаточно крупными габаритами. Кроме того, узлы такой арматуры рассчитаны на работу с особо вязкими средами.
• В трубопроводах специального типа, которые используются в особых условиях: для транспортировки токсичных или химически активных носители. Такие сети, чаще всего, можно встретить в химической промышленности или в медицине. Арматура для специальных сетей разрабатывается с учетом повышенных требований к безопасности процесса эксплуатации.
• В особых трубопроводах несерийного типа, разработанных для закрытых отраслей промышленности (военно-промышленный комплекс, атомная энергетика и прочее). Характеристики и особенности конструкции арматуры для таких трубопроводов, по понятным причинам, на общее обсуждение не выносятся. Да и за изготовления такой продукции возьмется далеко не каждый завод тяжелой промышленной арматуры.
• В системах, разработанных для нужд судостроительной или автомобилестроительной отраслей. В этих сетях используется особая арматура, габариты и характеристики которой подчинены ряду требований, зависящих от конструкционных особенностей транспортного средства или судна.
• В сантехнических системах промышленного типа. В таких сетях используется стандартная арматура, отличающаяся от бытовых аналогов лишь размерами и усиленными требованиями к прочностным характеристикам.

Принцип действия и виды задвижек для трубопроводов
В целом, область применения любого типа промышленной арматуры определена в соответствующей нормативно-технической документации. Подбор конкретного изделия осуществляется по специальному каталогу. Причем в процессе выбора всегда ориентируются и на геометрические (диаметр трубы) и на эксплуатационные (температура, давление, агрессивность транспортируемой) характеристики трубопровода. Ведь опираясь на вышеупомянутые требования к применению промышленной арматуры можно определить и тип конструкционного материала (сталь, чугун, цветные металлы), и схему управления (механическую или автоматическую) и конструкция рабочего узла арматуры (вентиль, задвижка, затвор).