3.3.2 Трубопроводная арматура

Арматурой называют устройства, предназначенные для управления потоками жидкостей и газов, движущихся по трубопроводам. В зависимости от назначения различают: арматуру запорную, предназначенную для полного перекрытия потока, и регулирующую, предназначенную для регулирования расхода или давления передаваемой среды; клапаны предохранительные и перепускные, служащие для выпуска избытка среды при повышении давления, и обратные, назначение которых – не допускать движения среды в обратном направлении; специальную арматуру – указатели уровня, конденсатоотводчики, пробно-спускные краны и др.

Арматуру устанавливают на трубопроводах, непосредственно на аппаратах, в некоторых случаях оно является неотъемлемой составной частью аппарата.

Запорная арматура. Она наиболее широко применяется. В зависимости от принципа действия и формы запорного устройства различают вентили, краны и задвижки. В вентилях рабочим элементом является клапан, совершающий возвратно-поступательное движение. В кранах перекрытие потока осуществляется при повороте пробки с отверстием. В задвижке запирание происходит при выдвижении диска поперек потока. (рис.3.4).

а - в задвижке; б - в вентиле; в - в пробковом кране; г - в поворотном клапане

Рисунок 3.4

Схема уплотняющих устройств запорной трубопроводной арматуры

Вентили. Это наиболее распространенная арматура. Ее применяют для самых различных сред в широком диапазоне давлений и температур.

В зависимости от направления движения среды различают вентили прямые (проходные), угловые и косые (прямоточные). На рисунке 3.5 показан наиболее распространенный прямой вентиль. Он состоит из литого корпуса 7 и крышки 4, через которую проходит шпиндель 3, уплотненный в крышке с помощью сальника 1. Осевое перемещение шпинделя осуществляется за счет его вращения в ходовой гайке 2. Уплотнение вентиля осуществляется с помощью клапана 5 и седла 6. Многочисленные типы вентилей весьма разнообразны по конструкции, однако все они имеют те же основные детали, что и вентиль; изображенный на рис.3.5.

Угловые вентили (рис.3.6) имеют меньшее гидравлическое сопротивление, но они могут быть установлены только на поворотных участках трубопровода.

Рисунок 3.5

Вентиль с прямым шпинделем

Рисунок 3.6

Угловой вентиль

Наиболее ответственная часть вентиля – узел уплотнения. Уплотнительные поверхности (рис.3.7) изготовляют в зависимости от условий работы из стали, цветных металлов, пластмасс, кожи или резины. В уплотнении участвуют две детали – клапан и седло клапана. По форме уплотнительных поверхностей различают плоское, конусное кольцевое (с касанием по площади), конусное линейное (с касанием по кольцевой линии) и ножевое уплотнения. Уплотнение с плоскими прокладками из кожи, резины и мягкого пластика применяют для воды, воздуха и других нейтральных сред при давлении 1,0 МПа и сравнительно невысоких температурах.

Уплотнения из пластмассовых или гуммированных деталей применяют при работе с коррозийными средствами. Для пара используют уплотнения с кольцами из стали и медных сплавов.

а - плоская прокладка из мягких материалов; б - кольца, запрессованные в клапан;

в - уплотнительные поверхности, выполненные из пластмасс; г -конусное уплотнение

по поверхности; д конусное линейное уплотнение; е - ножевое уплотнение

Рисунок 3.7 Типы уплотнительных поверхностей вентилей

Конусные уплотнения применяют обычно для арматуры высоких давлений, ножевые – для вязких жидкостей и сред со взвешенными частицами. Уплотнительные поверхности тщательно обрабатывают и притирают.

Краны. Рабочим элементом крана является притертая пробка со сквозным отверстием. Наиболее широко применяют пробки конической формы. По способу прижима пробки к гнезду различают сальниковые и натяжные краны. В сальниковых (рис.3.8) имеется крышка, затягивающая сальниковую набивку и одновременно прижимающая пробку к гнезду. Сальник обеспечивает уплотнение в месте выхода оси пробки. В натяжных кранах уплотнение обеспечивается затяжкой гайки на конце пробки. Натяжные краны не обеспечивают хорошей герметичности, поэтому их применяют только при низких давлениях на линиях малого диаметра.

Рисунок 3.8 Пробковый сальниковый кран

Рисунок 3.9 Клиновая задвижка

Задвижки. Их используют для трубопроводов диаметром от 50 до 2000 мм. Перекрытие в задвижках осуществляется за счет диска, перегораживающего поток. Задвижки имеют малое гидравлическое сопротивление, поэтому их применяют в основном на магистральных линиях воды, газа, сжатого воздуха и нефтепродуктов. На продуктовых трубопроводах химической промышленности их применяют сравнительно редко. Задвижки разделяют на параллельные и клиновые (рис.3.9).

В параллельных задвижках уплотнительные кольца расположены параллельно, а диск состоит из двух тарелок, между которыми помещается клин. При опускании диска клин распирает тарелки и прижимает их к уплотняющим кольцам. Задвижки изготовляют из чугуна, стали и цветных металлов. Если они имеют большой диаметр и работают при невысоких давлениях, то их делают сварными. Поперечное сечение корпуса задвижки может иметь вид прямоугольника, овала и круга.

Регулирующая арматура. С ее помощью поддерживаются в заданных пределах параметры технологического процесса. Обычно такая арматура является частью систем автоматического регулирования, но иногда она работает как самостоятельное устройство.

Рисунок 3.10 Двухседельный

регулирующий клапан

Рисунок 3.11 Пружинный

предохранительный клапан

Регулирование может быть ручным и автоматическим. Для ручного регулирования применяют дроссельные вентили, для автоматического – клапаны, связанные с различными элементами автоматического управления. На рисунке 3.10 показан духседельный регулирующий клапан с мембранным исполнительным механизмом.

Регулирующие клапаны могут быть нормально открытыми (НО) и нормально закрытыми (НЗ). Регуляторы уровня предназначены для поддержания постоянного уровня в резервуаре. Они обычно состоят из поплавкового механизма, связанного с клапаном. К регулирующей арматуре относятся также редукционные клапаны, служащие для снижения давления среды и поддержания его на постоянном уровне.

Предохранительная арматура. К ней относятся предохранительные клапаны, предохранительные мембраны, обратные клапаны. На рисунке 3.11 показан пружинный предохранительный клапан. Усилие пружины действует на шток, связанный с тарелкой клапана. Натяжение пружины регулируется с помощью гайки. Клапан имеет рукоятку для принудительного открывания, которое проводят периодически для проверки его работы. Нагруженный рабочим давлением, он должен открываться под действием незначительного усилия. В грузовом клапане (рис.3.12) усилие на тарелку передается с помощью груза, закрепленного на конце рычага. Всю рычажно-грузовую систему помещают в закрытый кожух, исключающий возможность изменения регулировки.

Разрывные предохранительные мембраны применяют в том случае, когда установка предохранительных клапанов по каким-либо причинам невозможна – из-за образования отложений на клапане или из-за выделения больших объемов газа при взрыве. Предохранительное мембранное устройство представляет собой комплект фланцев, между которыми зажата сама мембрана – тонкий лист из какого-либо металла или пластмассы.

Рисунок 3.12

Грузовой предохранительный клапан

Обратные клапаны служат для пропуска среды в одном направлении. В зависимости от принципа действия различают клапаны, закрывающиеся за счет веса тарелки, и с пружинным прижимом. Клапан, закрывающийся за счет веса тарелки, может быть установлен только на горизонтальных участках трубопровода.

Наряду с перечисленными основными типами трубопроводной арматуры необходимо отметить некоторые виды специальной: указатели уровня, пробно-спускные краны, конденсатоотводчики, редукционные клапаны, смотровые фонари и др.

Подготовительные операции слесарной обработки