книги / Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти и газа

–предохранительная – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды, защитная (отсечная) предназначена дляавтоматическойзащитыоборудования

итрубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потокарабочейсреды, атакжедляотключенияпотока;

–фазоразделительная – предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

К приводной относятся вентили, задвижки и краны (рис. 5.1), к самодействующей – обратные и предохранительные клапаны

(рис. 5.2).

Рис. 5.1. Схемы приводной арматуры: а – вентиль; б – задвижка; в – кран

Рис. 5.2. Схемы самодействующей арматуры:

а – обратный клапан; б – предохранительный клапан

5.1.1. Задвижки

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, вотличиеоткранов, запорныйэлементсовершаетневращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элементапроисходитперпендикулярнодвижениюжидкости.

71

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и удобством в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники

итехнологических процессов при прокладке трубопроводов задвижки все чаще вытесняются устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как

изапорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполни-

тельного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Для управления задвижками используется ручной или электрический привод. На задвижках больших диаметров с ручным управлением используется редуктор с червячной, конической или цилиндрической зубчатой передачами для уменьшения необходимого усилия на маховиках ручного привода.

Присоединение задвижек к трубопроводу – фланцевое или под приварку. Задвижки обычно изготавливаются полнопроходными, т.е. диаметр прохода задвижек практически равен диаметру трубопровода. В некоторых случаях с целью уменьшения массы и габаритов, снижения усилий и моментов, необходимых для управления арматурой, используются суженные («раструбные») задвижки, у которых диаметр прохода в корпусе меньше внутреннего диаметра соединительных фланцев (как правило, на одну ступень параметрического ряда условных диаметров).

Достоинства задвижек: сравнительная простота конструкции, малое гидравлическое сопротивление, возможность подачи среды в любом направлении.

Недостатки задвижек: большое время открытия и закрытия, большая строительная высота по сравнению с другими ви-

72

дами арматуры, невозможность использования для регулирования потока рабочей среды.

Особенности эксплуатации задвижек: задвижки выпуска-

ются для условных проходов от 40 до 2000 мм, давлений от 1,6 до 250 кгс/см², температуры рабочей среды до 565 °С в зависимости от применяемых материалов. Основные параметры задвижек указаны в ГОСТ 9698-86; направление потока среды осуществляется с любой стороны. Установочное положение задвижек любое; для задвижек с электроприводом, устанавливаемых в наклонном положении или на вертикальный трубопровод, должна быть предусмотрена опора под привод.

В зависимости от конструкции запорного органа задвижки подразделяются на клиновые и параллельные: у первых уплотнительные кольца расположены под небольшим углом, образуя клин, а у вторых – уплотнительные кольца расположены параллельно друг другу.

Клиновые задвижки изготавливаются с цельным (жестким или упругим) клином или составным двухдисковым клином, образованным двумя расположенными под углом друг к другу дисками, образующими таким образом клин. Параллельные задвижки могут иметь затвор в виде одного диска или листа (шиберная) или в виде двух дисков с расположенным между ними распорным клином или распорной пружиной.

Жёсткий клин

Жёсткий клин (рис. 5.3) обеспечивает надежную герметичность запорного органа, но для этого требуется повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток жёсткого клина – опасность заклинивания затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.

Двухдисковый клин образуется двумя дисками, расположенными под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой (рис. 5.4). В нём диски имеют возможность самоустанов-

73

ки относительно сёдел корпуса, поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жёсткому клину, и, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеет ряд других достоинств – малый износ уплотнительных поверхностей, высокую герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.

Упругий клин

Это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнению с двухдисковыми, хотя исохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина: не требуется трудоёмкая пригонка затвора по корпусу (как для жёсткого клина), конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двухдругихвидовклиновыхзатворов(рис. 5.5).

74

Шланговая задвижка

Задвижки с таким запорным органом принципиально отличаются от других конструкций. Корпус не имеет сёдел, а затвор – уплотнительных поверхностей. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус и полностью изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), поэтому такие устройства называются шланговыми. Задвижками их назвали потому, что шпиндель для управления арматурой перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, т.е. работает по принципу задвижки. Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до

110 °C.(рис. 5.7).

Рис. 5.7. Шланговая задвижка

Задвижка с выдвижным шпинделем

В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступа-

76

тельное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.

Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно,

строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя (рис. 5.8).

Задвижка с невыдвижным шпинделем

В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки, и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с затвором и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор. В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ, отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов. В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение – для трубопро-

77

водов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями, и не имеющих коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.

Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д. (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Задвижка с невыдвижным шпинделем

Задвижки высокого давления

Преимущества: однородная структура, без пор и усадочных раковин – в противоположность стальному литью, прочная, может поддаваться большим нагрузкам; высокая прочность в комбинации с длительным сроком службы; ограниченное затягивание в седле; увеличение герметичности наружу при возрастающем рабочем давлении.

78

В задвижках в процессе эксплуатации подвергаются износу уплотнительные кольца, что приводит к потере герметичности. Очень интенсивно этот износ протекает, например, в нефтяных задвижках, устанавливаемых на нефтяных скважинных «елках». При засоренности нефти песком задвижки могут выходить из строя через четыре недели. В металлургическом производстве на уплотнительных кольцах могут осаждаться смолы. При коррозионной

или агрессивной среде уплотнительные поверхности колец подвергаются коррозии. В энергетических установках действие пара при высоких давлениях и температуре вызывает эрозию уплотнительных колец. В связи с этими явлениями контроль арматуры должен производиться в такие сроки, чтобы арматура постоянно находилась в работоспособном состоянии. При работе на средах, содержащих взвеси, в нижней части корпуса задвижки может образоваться осадок, который следует время от времени удалять, в противном случае затвор не будет доходить до своего конечного положения и задвижка будет пропускать среду в закрытом положении. Задвижки, работающие в таких условиях, должны иметь в нижней части корпуса очистные съемные люки, закрываемые заглушками.

При наличии электропривода технический уход и осмотры должны включать в себя контроль состояния механизмов привода, аппаратуры управления, силового кабеля, линий управления. В задвижках с пневмоили гидроприводом необходимо контролировать состояние сальникового узла штока привода и состояние аппаратуры управления. Основные неисправности задвижек представлены в табл. 5.1.

79

80