Запортная арматура: применение, виды, стандартизация

Применение запорной арматуры

Элементы запорной арматуры используются в инженерных системах общетехнического назначения и для работы в специальных условиях. Допускается монтаж на трубопроводы со следующими типами рабочей среды:

• водой;
• паром;
• газами;
• нефтью и нефтепродуктами;
• химическими веществами, в том числе агрессивными (специальное исполнение).

Основными сферами применения являются предприятия жилищно-коммунального комплекса, энергосистемы, химическая, пищевая промышленность, сельское хозяйство, горнодобывающая, металлургическая, другие структуры.

В производстве запорной арматуры используются следующие материалы:

• углеродистые и коррозионностойкие стали;
• чугун;
• титан;
• цветные сплавы (латунь, бронза).

Виды запорной арматуры

Запорные устройства, перекрывающие поток рабочего вещества в трубе, классифицируются по способу остановки потока.

• Задвижка. Ее запирающий элемент движется перпендикулярно потоку рабочей среды.
• Вентиль. Ее запирающий элемент перемещается вдоль движения потока рабочей среды.
• Шаровый кран. Ее запирающий элемент поворачивается вокруг оси устройства перпендикулярно потоку рабочей среды.

Задвижки

Изделия данного типа используются на технологических линиях и в транспортных трубопроводах промышленного назначения. Задвижка изготавливается в следующих исполнениях:

• с ручным управлением;
• с электроприводом в стандартном и взрывоопасном исполнении;
• с гидроприводом.

На запорной арматуре большого диаметра при ручном управлении устанавливается редуктор с червячной, конической или цилиндрической передачей для уменьшения усилия на маховик. Если шпиндель задвижки расположен горизонтально, электропривод монтируют на опоре, червяк и роликоподшипник густо смазывают маслом.

Основные характеристики:

• условное давление, Р, МПа (кгс/кв. см): 0,16 (1,6) – 25,0 (250);
• диаметр условного прохода, D, мм: 50–2000;
• температура рабочей среды, К (°С): +213 (-60) − +838 (+565).

Классификация задвижек

По конструкции шпинделя запорной арматуры различают задвижки:

• с невыдвижным (вращаемым) шпинделем. При открытии и закрытии элемент совершает только вращательные движения, резьба контактирует с рабочим потоком;
• с выдвижным шпинделем. Запорный элемент движется поступательно, гайка и ходовая резьба вынесены из полости задвижки.

По конструкции затвора:

• клиновые задвижки. Уплотнительные кольца в конструкции расположены под углом. Арматура может иметь цельный упругий или жесткий клин либо двухдисковый составной запирающий элемент;
• параллельные задвижки (шиберные). Уплотнительные кольца расположены параллельно друг другу. Затвор запорного устройства может выполняться в форме листа или диска либо в виде двух дисков с распорным клином или пружиной. Параллельные задвижки чаще всего отливаются из чугуна, используются в системах транспорта газа и воды. Модели с выдвижным шпинделем монтируются на трубы с диаметром не менее 50 мм.

Особенности задвижек

Арматура имеет простую конструкцию, характеризуется неприхотливостью в эксплуатации, высокой степенью ремонтопригодности. Функционирует в позициях «открыто» и «закрыто». При частой фиксации затвора в промежуточном положении возникает вибрация, что приводит к разрушению задвижки.

Вентили

Вентилем называется устройство, в котором движение запирающего элемента производится посредством ходовой гайки и шпинделя (резьбовой пары). Арматура обладает свойством самоторможения, поэтому запорный орган можно оставлять в любом промежуточном положении.

Основные характеристики вентилей:

• материал основных деталей − серый чугун марки не ниже СЧ18–36;
• диаметр условного прохода, D (мм): 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200;
• тип присоединения к трубопроводу: фланцевое или муфтовое;
• материал уплотнений затвора: фторопласт-4, кислотощелочестойкая резина средней твердости;
• рабочая среда: пар, вода;
• максимальная температура в трубопроводе, К (°С) − 489 (225).

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.

Особенности вентилей

Вентиль имеет достаточно простую конструкцию, характеризуется надежностью и удобством в использовании. Недостаток такой запорной арматуры – высокое гидросопротивление, которое приводит к образованию застойных зон.

Шаровые краны

Кран представляет собой изделие, в которой сферический запирающий элемент поворачивается вокруг оси, располагающейся произвольно по отношению к движению рабочего потока. Устройство дает возможность не только полностью перекрывать поток, но и регулировать его движение. Материал изготовления шаровых кранов ГОСТом не регламентирован, его устанавливает изготовитель для каждой конкретной модели. То же самое относится к рабочим средам, параметрам и применимости запорной арматуры. Основной характеристикой изделий является номинальный диаметр (DN). Для шаровых кранов этот показатель составляет от 10 до 500 мм.

Конструктивные требования

Шаровые краны должны открываться поворотом шпинделя по часовой стрелке, если в конструкторской документации не указано обратное. Для крайних положений предусмотрены ограничители поворота пробки. Расположение рукоятки должно соответствовать направлению проходного канала шара. В конструкции запорного устройства предусматривают также элемент, обеспечивающий непрерывную электропроводимость. Снятие статического напряжения осуществляется только искусственным путем.

Классификация шаровых кранов

Эту запорную арматуру классифицируют по типу проточной части корпуса, выделяя:

• полнопроходные краны,
• краны с зауженным проходом.

По типу присоединения к трубопроводу:

• муфтовые,
• фланцевые,
• цапковые,
• штуцерно-торцовые,
• по приварку.

По состоянию крана с приводом:

• нормально открытые (НО),
• нормально закрытые (НЗ).

По типу управления:

• с ручным приводом;
• с механизированным приводом (гидро-, электро-, пневмоприводом);
• с механизированным приводом и ручным дублером.

По количеству и типу соединяемых патрубков:

• проходные;
• угловые;
• смесительные (с тремя и более патрубками).

Номенклатура шаровых кранов на некоторых заводах включает изделия для монтажа в грунт. Такие модели имеют высокую вентильную ось, которая вместе с маховиком выводится на поверхность земли.

Область применения шаровых кранов

Арматура данного типа широко используется в системах питьевого водоснабжения, отопления, в пожарных гидрантах, пневмосистемах, трубопроводах, транспортирующих масла, пищевые растворы, нефтепродукты, химически агрессивные вещества и т. д. Простая конструкция и легкое использование позволяют устанавливать их не только на промышленных объектах, но и в жилых домах.

Особенности запорных кранов

Шаровые краны неприхотливы в эксплуатации, имеют компактные размеры и малый вес, не требуют технического обслуживания. Для перекрывания потока не приходится долго вращать ручку шарового крана – достаточно повернуть ее на 90°.

В отличие от регулирующих моделей шаровые краны предназначены для перекрывания потока рабочей жидкости, то есть имеют два основных положения: «открыто» и «закрыто». Возможно плавное изменение скорости движения среды, но оставлять пробку в промежуточном положении нежелательно. Под давлением жидкости стачивается острая кромка крана и нарушается герметичность.

Стандартизация запорной арматуры

Основные параметры всех типов запорной арматуры регламентированы ГОСТом, поэтому при изготовлении на корпусы устройств наносят соответствующую маркировку. Цифровое и/или буквенное обозначение может содержать информацию о заводе изготовителе, материале изделия, диаметре условного прохода, допустимых рабочих параметрах и т. д. Маркировка ускоряет процесс выбора, а стандартизация размеров упрощает монтаж.