При всей своей кажущейся простоте, трубопроводная арматура является весьма сложной конструкцией, от качества работы которой многое зависит. Потому задвижки, клапаны, краны и затворы требуют к себе пристального внимания со стороны изготовителей, чтобы их прочность и долговечность в нужный момент не подвела. Задвижки здесь - весьма важная по своей функциональности деталь. На них хотелось бы остановиться более подробно.
В зависимости от многих параметров, их делят на несколько видов. По своей форме задвижки бывают параллельные и клиновые. Клиновые являются запорными устройствами, перекрытие прохода в которых обеспечивается сдвигом затвора перпендикулярно движущемуся потоку. Как правило, эти задвижки востребованы для транспортировки воды, пара, нефти, аммиака, некоторых нефтепродуктов. Уплотнительные поверхности на клиновом затворе находятся под углом по отношению друг к другу. Сам же клин бывает цельным упругим, цельным жестким или же может состоять из двух дисков, которые покрываются высоколегированной сталью. Благодаря этому есть возможность производить замену сальниковой набивки во время работы. Параллельные задвижки отличаются от клиновых тем, что уплотнительные поверхности их затворов расположены параллельно друг другу, а не под углом. Они также могут быть как однодисковыми (шиберными), так и двухдисковыми.
Разные задвижки имеют разное направление движения шпинделя. В зависимости от этого параметра, они разделяются на две категории. В первой шпиндель является выдвижным. То есть при закрытии либо открытии задвижки он работает поступательными либо винтовыми движениями. Такие задвижки, как правило, довольно больших габаритов. Ко второй категории относят задвижки с вращаемым невыдвижным шпинделем. Они меньше по высоте, и используются для транспортировки воды, нефтепродуктов и ряда других потоков, которые не вызывают коррозию. Все остальное транспортируются через задвижки с выдвижным шпинделем.
В качестве запорных устройств на трубопроводах используют стальные задвижки различных Ду. Они востребованы для перекрытия газообразных и жидких потоков в условиях перепадов давления. А вот чугунные задвижки предназначены для полного включения потока среды, либо же его отключения. Они выдерживают температуру до 225 градусов Цельсия. На горизонтальном трубопроводе чугунные задвижки устанавливаются маховиком вверх, шпиндель при этом расположен вертикально. На вертикальном же трубопроводе они ставятся плашмя, и шпиндель повернут горизонтально. Стальные и чугунные задвижки относятся к ремонтируемым изделиям.
Задвижки всех Ду поддаются как ручному управлению, так и автоматическому (с помощью специальных электроприводов). Последний способ удобен благодаря своим широким возможностям. Он позволяет нажатием кнопок останавливать запорное устройство в любом промежуточном положении. Также производится автоматическое отключение двигателя, когда затвор достигает крайнего положения. Если же есть датчик положения затвора, то на пульте отображается степень открытия или закрытия прохода.
В целом задвижки имеют ряд преимуществ, которые также хотелось бы отметить. При их использовании подача среды обеспечивается в любом направлении, они имеют малую строительную длину, способны перекрывать потоки как жидкой, так и более вязкой среды. Гидравлическое сопротивление при этом весьма незначительное. Задвижки имеют следующие характеристики:
- Рабочей средой может выступать пар, масло, нефть, вода, щелочь, кислота и многое другое;
- Температурный порог задвижки - до 450 градусов;
- Выдерживается давление до 25 МПа;
- Довольно большие колебания возможного диаметра Ду: от 50 до 1200.
Задвижки стальные
Задвижки стальные - используются преимущественно в качестве запорной трубопроводной арматуры, запирающий элемент которой находится в крайних положениях «открыто»- «закрыто»; использование из в качестве регулирующего органа приемлемо лишь в незамкнутых гидравлических системах с номинальным давлением до 1атм
Задвижки стальные всех Ду применяются для полного перекрытия или открытия потока рабочей среды и являются разновидностью трубопроводной запорной арматуры, которая используется при создании трубопроводов различного назначения. Перекрытие потока рабочей среды достигается путем образования затвора перпендикулярно ее движению.
Все задвижки стальные условно можно разделить на группы в зависимости от следующих характеристик: тип затвора, способ присоединения задвижки к трубопроводу, расположение ходового узла задвижки, вид привода.
В зависимости от типа затвора различают задвижки стальные, клиновые и параллельные, которые выделяют по расположению уплотнительных колец. В клиновых задвижках они расположены под углом друг к другу, образуя клин, а в параллельных задвижках, как видно из названия, используется параллельное расположение уплотнительных колец.
Клиновые задвижки стальные, в свою очередь, делят на жесткие и составные. В жестких задвижках клин цельнолитой, что позволяет добиться хорошей герметичности, но при высоких колебаниях температуры среды в трубопроводе такие задвижки могут заклиниваться, за счет термического расширения сплава, поэтому во избежание заклинивания были созданы задвижки с составным двухдисковым запирающим элементом. Параллельные задвижки стальные выпускаются также двух видов однодисковые (шиберные) или двухдисковые, когда между дисками располагается распорный элемент в виде пружины или клина.
Ходовой узел в задвижке может быть выдвижным и вращательным. Выдвижной ходовой узел может совершать поступательное или поступательно-вращательное движение для перекрытия потока рабочей среды, тогда как вращательный перекрывает поток только лишь посредством вращения. Более долговечными считаются задвижки с выдвижным шпинделем, так как в процессе работы их ходовая резьба не контактирует с рабочей средой, тогда как в модификациях с вращательным шпинделем происходит обратное. Зато последние более компактны, что дает им преимущество использования в ограниченном пространстве.
Задвижки стальные приводятся в действие при помощи ручного или электрического привода. В задвижках большого размера с ручным приводом используются редукторы с передачами для облегчения приведения задвижки в действие.
К трубопроводу задвижки присоединяются с помощью стандартных фланцев с болтами или же с помощью сварки. Ввариваемые задвижки считаются наиболее прочными и надежными и используются в трубопроводах с агрессивными жидкостями и большим давлением потока рабочей среды, они обеспечивают хорошую герметичность и предотвращают возможность протечки, менее громоздки, но в тоже время затрудняют демонтаж трубопровода и возможность проведения ремонта.
По способу изготовления задвижки стальные бывают:
- задвижки стальные цельнолитые,
- задвижки стальные сварные,
- задвижки стальные штампованные.
Наибольшее распространение в использовании при сборке трубопроводов получили литые задвижки, как одни из самых надежных элементов трубопровода.
Как и другие элементы трубопровода, задвижки стальные имеют свои преимущества и недостатки перед задвижками других видов.
Преимущества таких задвижек в том, что их конструкция довольно проста в использовании, они обладают низким гидравлическим сопротивлением и малой длиной. Но в то же время они требуют длительного времени для открытия или закрытия, высокие, по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры, и не позволяют регулировать скорость потока рабочей среды, что можно отнести к их недостаткам.
Задвижки чугунные - имеют широкое распространение и применяются для трубопроводов с условным диаметром прохода от 50 мм до 3000 мм (Ду 50-3000). Отличительным качеством задвижек являются простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление. Вышеперечисленные качества и обуславливают их широкое применение для магистральных трубопроводов, через которые постоянно с большой скоростью движется жидкая среда.
Задвижки представляют собой разновидность трубопроводной арматуры, назначение которой перекрывать и открывать поток пара или жидкости. В отличие от кранов, механизм действия задвижек возвратно-поступательный, движение осуществляется перпендикулярно потоку. Задвижка была первым примитивным механизмом, позволявшим прерывать ток среды, но впоследствии была вытеснена кранами из-за своей ненадежности там, где среда течет под давлением, порой задвижки просто не выдерживали напора. Сферой применения задвижек стала в основном незамкнутая гидравлическая система, где требуется регулировка движения воды лишь положениями открыто и закрыто. Номинальное давление в таких системах не должно превышать 1 атмосферу иначе существует риск срыва задвижки.
Задвижка чугунная фланцевая отличается хорошим гидравлическим сопротивлением, что наряду с простотой конструкции, несомненно, относится к ее плюсам. Представляет собой маховик, обычно с ручным приводом, который сдвигает затвор вплоть до полного перекрытия просвета трубы.
В зависимости от конфигурации задвижки могут быть полнопроходными либо суженными. Полнопроходные задвижки (стандартный Ду задвижек) имеют больший диаметр, чем суженные, и отличаются меньшим гидравлическим сопротивлением. Таким образом, суженный вариант задвижек лучше применять в тех трубопроводах, где жидкость движется с определенной скоростью. Еще одна немаловажная характеристика чугунных фланцевых задвижек наличие выдвижного шпинделя. Благодаря этому элементу конструкции облегчается задача проведения технического обслуживания, тогда как задвижки без шпинделя служат гораздо меньше из-за отсутствия доступа к деталям.
Однако задвижка чугунная фланцевая без выдвижного штока предпочтительнее в тех случаях, когда требуются небольшие габариты конструкции рабочего пространства для такой задвижки необходимо в 1,5 раза меньше. Таким образом, предпочтение нужно отдавать той или иной конструкции, базируясь на конкретных условиях ее эксплуатации. В случае, если задвижка чугунная фланцевая установлена в системе трубопровода с целью постепенного снижения потока жидкости, ее корпус испытывает воздействие высокочастотной вибрации при неполном затворе. Такая нагрузка способствует быстрому износу задвижки и ее порче. Результатом будет демонтаж всей конструкции с полной заменой и притиркой частей задвижки.
Задвижка чугунная фланцевая производится в определенном диапазоне диаметра трубы, возможного давления и температуры жидкости.
Срок службы задвижек зависит от их правильной установки, подготовки рабочей поверхности и среды, в которой она будет действовать. Перед установкой задвижки в систему необходимо вначале пропарить рабочие поверхности горячей водой в целях их расконсервации, после чего их нужно просушить и лишь после этого устанавливать задвижку. Трубопровод также должен быть предварительно очищен от грязи и примесей. Устанавливаемая задвижка чугунная фланцевая должна в точности соответствовать указанным в паспорте техническим характеристикам и средам несоответствие может привести к преждевременной порче задвижки. Нельзя устанавливать задвижку маховиком вниз, так как в этом случае при ее открытии жидкость или пар могу вытечь. При монтаже задвижки также следует обращать внимание на то, чтобы фланцы были установлены без перекосов.
Затворы
Затвор - тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Дисковые поворотные затворы применяются для водоснабжения, отопления, пара, нефтехимии, неагрессивных сред. Различают: затворы дисковые поворотные для водоснабжения, затворы поворотные для теплоснабжения, затворы дисковые с электроприводом, затворы стальные.
Затвор стальной - это разновидность затвора поворотного дискового, у которого корпус изготовлен из стали. Возможно применение разных марок стали, исходя из условий эксплуатации: углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь. В отличие от чугунных затворов стальные затворы рассчитаны на более сложные условия: минимальная температура окружающей среды – от минус 60°С; температура рабочей среды до +700°С, работа в условиях агрессивной окружающей среды. Кроме этого применение стали позволяет использовать затворы для высоких давлений, существуют стальные затворы на рабочее давление до 100 кгс/см2.
В наше время трубопроводы используются не только в промышленности, но и в коммунальном хозяйстве. Материалы, из которых они изготавливаются, могут быть разными по своим характеристикам и зависят от сферы употребления трубопроводов.
Выделяют следующие виды трубопроводов:
- энергетические трубопроводы
- промышленные трубопроводы общего назначения
- промышленные трубопроводы для особых условий
- специальные трубопроводы
- судовые трубопроводы
- сантехнические трубопроводы.
В зависимости от вида трубопровода вместе с ним употребляется и различная трубопроводная арматура. Например, для трубопроводных систем в энергетической промышленности используется арматура, выдерживающая высокое давление и большую температуру рабочей среды. Речь идет о давлении более 300 атмосфер и температуре выше 500 градусов. Эта арматура также используется на нефтеперерабатывающих предприятиях, атомных станциях, в холодильных установках. При изготовлении такой арматуры используют сталь - материал, который позволяет обеспечить максимальную безопасность и надежность всей конструкции. Именно поэтому все детали в подобных трубопроводах из стали: трубы стальные, задвижки стальные, затворы стальные и т.д.
Промышленным трубопроводам свойственны высокое давление и низкая температура. Это обусловлено характером рабочей среды, которая может представлять собой вязкие сыпучие или абразивные вещества, а также высокотоксичные или радиоактивные вещества. Только трубопроводная арматура, неподдающаяся коррозии, может выдержать влияние подобных агрессивных рабочих сред. При этом использование деталей из стали не всегда оправдано, по крайней мере не во всех элементах трубопровода. Дело в том, что при отрицательных температурах сталь может стать хрупкой, и такие элементы, как затворы стальные, могут просто разрушиться.
Специальные трубопроводы используются редко и проектируются по индивидуальным заказам с учетом особых технических требований эксплуатации. Это могут быть уникальные экспериментальные установки, которые еще только предстоит испытать. Чаще всего такие трубопроводы строят для электростанций, как правило, атомных. Серьезность подобных проектов подразумевает и особый подход к изготовлению каждого элемента арматуры. Как в процессе технической проверки, так и во время непосредственно эксплуатации, некачественные или не отвечающие условиям детали могут заменяться. Кроме того, затворы стальные или другую соединительную трубопроводную арматуру можно заменить на аналогичные, но более дешевые детали, сделанные, например, из чугуна или железа. Трубопроводная арматура, используемая в судовых трубопроводах, предназначена для работы в воде. Такая трубопроводная арматура должна не только обладать коррозионной устойчивостью, но и быть не очень тяжелой и максимально устойчивой ко всякого рода вибрациям. Детали из стали в подобных системах не всегда уместны, но за неимением более прочных аналогов их все же используют. Хотя на мелких деталях запорной и соединительной трубопроводной арматуры таких как, затворы стальные или краны из нержавейки, все же стараются экономить, заменяя их элементами из более легких и дешевых сплавов.
Трубопроводы сантехнического назначения знакомы каждому, так как повсеместно используются в повседневной жизни. Сантехническая трубопроводная арматура производится в больших количествах и из разных материалов. Но в этой сфере нет необходимости изготавливать детали исключительно из стали, хотя именно затворы стальные, фитинги стальные и другие компоненты сантехнической трубопроводной арматуры пользуются наибольшей популярностью. Стоит отметить, что детали, сделанные из меди и металлопластика, также весьма прочны и надежны в эксплуатации.
Затвор чугунный - предназначен для установки на трубопроводах в качестве запорного и условно-регулирующего устройства. Основные достоинства, которыми обладает поворотный затвор: простота монтажа, а также удобство монтажа затвора в стесненных условиях, обусловленные малым весом и в несколько раз меньшей длиной в сравнении с традиционной задвижкой; дисковый затвор возможно использовать в качестве регулирующей трубопроводной арматуры, если нет жестких требований к точности поддержания расхода; простота замены управляющей манжеты затвора (ресурс манжеты - несколько десятков тысяч циклов открытия-закрытия);затвор дисковый, в сравнении с задвижкой, значительно дешевле; исключена возможность прикипания и заклинивания после длительной эксплуатации.
Фланцевый затвор - это деталь, которая устанавливается на трубопроводах с различными рабочими средами для перекрытия потока либо для регулирования расхода жидких и газообразных веществ. Внешне он представляет собой дисковую заслонку с уплотнением; за счет смещения оси вращения диска обеспечивается перекрытие или уменьшение потока. Основными элементами фланцевого затвора являются: корпус с уплотнением, диск и фланец с уплотнением, обеспечивающим герметичность изделия. Дисковые поворотные затворы имеют небольшой вес, минимальную длину и небольшое количество составных элементов, что обеспечивает простоту их конструкции. Управляются дисковые поворотные затворы при помощи рукоятки, редуктора, пневмо-, гидро- или электроприводов. Рукоятка в свою очередь может быть с фиксатором или без него. При управлении фланцевым затвором закрепленный на валу диск поворачивается, опускается на седло корпуса и перекрывает поток. Затвор изготавливается из материала, устойчивого к износу и воздействию абразивных частиц, которые присутствуют в каждой рабочей среде. Поэтому на корпус всегда наплавляется еще и защитный состав, который увеличивает срок эксплуатации изделия.
Герметичность конструкции затвора проверяется на заводах на специальном оборудовании, так как при отсутствии или недостаточности этой рабочей характеристики применение затвора теряет смысл. Класс герметичности А означает, что затвор не имеет видимых протечек. В таком случае в качестве рабочей среды могут выступать вода, воздух, аммиак, природный газ, нефть. Температура среды может колебаться от 40 до + 700 градусов.
Очень важно при установке фланцевого затвора правильно выбрать конструкцию, предназначенную для определенных климатических условий. Вкладыш - составная часть фланцевого затвора - это конструкция, которая позволяет при монтаже не использовать дополнительные уплотнения между фланцами и трубопроводом. При необходимости можно быстро заменить уплотнение, не используя при этом дополнительное оборудование. Фланцевый затвор имеет корпус, выполненный из алюминиевого сплава, чугуна или стали. Диск чаще всего делают из стали и покрывают защитным составом. Вкладыш же - это плотная резина, качество которой зависит от области применения затвора. Фланцевые затворы могут иметь различные размеры, которые определяются ГОСТ 12815-80. При монтаже фланцевых затворов следует придерживаться инструкции, где указано, какие действия являются недопустимыми. Например, нельзя производить приварку фланцев к трубопроводу при установленном между ними затворе, так как можно термическим воздействием повредить вкладыш. Для того чтобы защитное покрытие корпуса при установке затвора не пострадало, необходимо руководствоваться показателями величины внутреннего диаметра трубопровода (он должен быть не меньше величины, указанной в таблице соответствия показателей).
Фланцевые затворы с диском двойной эксцентричности имеют в конструкции уплотнительное кольцо, закрепленное в корпусе затвора (методом накатки). Прижимное кольцо легко регулируется и снимается, обеспечивая полную герметичность при любом движении и напоре среды. Особым достоинством такой конструкции является минимальная потеря напора.
В зависимости от способа установки на трубопровод фланцевые затворы делят на:
- Поворотный затвор с проушинами с резьбовыми отверстиями (тип Z 0140A)
- Затвор для использования при высоких давлениях в машиностроении и водоснабжении (тип F 012-A)
- Поворотный затвор для применения в тяжелых условиях (тип F 012 K 1)
- Поворотный затвор с тефлоновым уплотнением (Т 212, Т 214)
- Высокопроизводительный поворотный фланцевый затвор (НР 111, 114)
Кроме того, фланцевые затворы с эксцентриситетом обеспечивают отсутствие трения в запорном узле и герметичность в обоих направлениях, поэтому являются на сегодняшний день самыми надежными и износостойкими устройствами среди запорной арматуры.