2020-04-12
332
При проектировании сетей газораспределения и газопотребления выбирать технические устройства, устанавливаемые на газопроводах, необходимо в соответствии с требованиями следующих технических регламентов:
· ТР «О безопасности сетей газораспределения и газопотребления»
· ТР «О безопасности машин и оборудования»
· Р «О безопасности зданий и сооружений»
Для систем газоснабжения давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см2) включительно, в зависимости от условий эксплуатации, следует применять типы запорной арматуры, приведенные в табл. 7.
| Тип арматуры | Область применения |
| 1.Краны шаровые | Наружные и внутренние газопроводы природного газа давлением до 1,2 МПа включительно, а также паровой и жидкой фазы СУГ давлением до 1,6 МПа включительно |
| 2. Задвижки | Наружные и внутренние газопроводы природного газа давлением до 1,2 МПа включительно, а также паровой и жидкой фазы СУГ давлением до 1,6 МПа включительно |
| 3. Клапаны (вентили) | Наружные и внутренние газопроводы природного газа давлением до 1,2 МПа включительно, а также паровой и жидкой фазы СУГ давлением до 1,6 МПа включительно |
Табл. 7 – Область применения различных типов трубопроводной арматуры
Запорная арматура, устанавливаемая в районах с очень холодным и холодным климатом (районы I1 и I2 по ГОСТ 16350-80) на наружных газопроводах, должна быть в климатическом исполнении УХЛ1, УХЛ2, ХЛ1, ХЛ2; на внутренних газопроводах в неотапливаемых помещениях – УХЛ3, ХЛ3; на внутренних газопро- водах в отапливаемых помещениях – У1, У2, У3, У5, УХЛ4, УХЛ5, ХЛ5 по ГОСТ 15150-69.
Запорная арматура, устанавливаемая в районах с умеренно холодным климатом (район II4 по ГОСТ 16350-80) на наружных и внутренних газопроводах в неотапливаемых помещениях, должна быть в климатическом исполнении У1, У2, У3, УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3 по ГОСТ 15150-69.
Запорную арматуру, устанавливаемую на наружных и внутренних газопроводах в неотапливаемых помещениях, исходя из климатических условий, рабочего давления и материала корпуса допускается принимать согласно табл. 8.
| Материал | Давление газа, МПа | Дy, мм | Температура эксплуатации, °С |
| включительно | |||
| Серый чугун | До 0,05, До 0,6 | До 100Без ограничений | До -45 До -35 |
| Ковкий чугун | До 0,05, До 1,6 | До 100Без ограничений | До -45 До -40 |
| Углеродистая сталь | До 1,6 | Без ограничений | До -40 |
| Легированная сталь | До 1,6 | Без ограничений | До -60 |
| Сплавы на основе меди | До 1,6 | Без ограничений | До -60 |
| Сплавы на основе алюминия* | До 1,6 | до 100 | До -60 |
* Корпусные детали должны изготавливаться: кованые и штампованные – из деформируемого сплава марки Д-16 (как исключение марки Д-1); литые – гарантированного качества с механическими свойствами не ниже марки АК – 7ч (АЛ-9) ГОСТ 1583-93
Табл. 8 – Условия эксплуатации для арматуры из разных материалов
За расчетную температуру среды и температуру эксплуатации, согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», условно считается температура наиболее холодных суток в зоне строительства с коэффициентом 0,98
Герметичность затвора кранов, вентилей и задвижек должна соответствовать классу А.
Выбор условного давления Pу и рабочего давления Pp запорной арматуры в зависимости от рабочего давления в газопроводе должен осуществляться в соответствии с табл. 9.
| Рабочее давление газопровода, МПа | Рy запорной арматуры (по ГОСТ 356-80), МПа, не менее |
| Низкое до 0,005 | 0,1 |
| Среднее от 0,005 до 0,3 | 0,4 |
| Высокое II категории от 0,3 до 0,6 | 0,6 |
| (1,0 – для арматуры из серого чугуна) | |
| Высокое I категории от 0,6 до 1,2 | 1,6 |
| Газопроводы жидкой фазы СУГ | 1,6 |
| Газопроводы обвязки надземных резервуаров хранения СУГ и средств транспортировки СУГ (железнодорожные и автомобильные цистерны) | 2,5 |
Табл. 9 - Выбор условного давления арматуры в зависимости от рабочего давления в газопроводе
Вся запорная арматура, в соответствии с ГОСТ Р 52760-2007, должна иметь маркировку на корпусе и отличительную окраску. Маркировка должна содержать товарный знак завода-изготовителя, условное или рабочее давление, условный про-ход и указатель направления потока, если это необходимо. Отличительная окраска корпуса и крышки запорной арматуры должна соответствовать табл. 10
| Материал корпуса | Цвет окраски |
| 1. Серый и ковкий чугун | Черный |
| 2. Сталь углеродистая | Серый |
| 3. Сталь коррозионностойкая (нержавеющая) | Голубой |
| 4. Сталь легированная | Синий |
| 5. Цветные металлы | Не окрашивается |
Табл. 10 - Отличительная окраска корпуса и крышки запорной арматуры из разных материалов
Электропривод запорной арматуры должен быть во взрывозащищенном исполнении.
Задвижки
Задвижка — промышленная трубопроводная арматура, в которой перекрытие прохода осуществляется возвратно-поступательным перемещением запорного органа в направлении, перпендикулярном оси потока рабочей среды.
Задвижки получили широкое применение для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000 мм при рабочих давлениях 0,1-25 МПа и температурах среды до 450°С.
В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки обладают преимуществами: незначительным гидравлическим сопротивлением при полностью открытом проходе; отсутствием поворотов рабочей среды; простотой обслуживания; относительно небольшой строительной длиной; возможностью подачи среды в любом направлении.
К недостаткам, общим для всех конструкций задвижек, следует отнести: небольшой допускаемый перепад плуатации; нарушение герметичности сальника по штоку; быстрый износ уплотнительной поверхности, что приводит к потере герметичности затвора при эксплуатации.
Задвижки могут быть полнопроходными и суженными, когда диаметр отверстия уплотнительных колец меньше диаметра трубопровода.
По форме затвора задвижки подразделяются на клиновые и параллельные. Клиновая задвижка имеет клиновый затвор, на котором уплотнительные поверхности расположены под углом друг к другу. Клин может быть цельным жестким, цельным упругим или составным двухдисковым. У параллельной задвижки есть затвор, уплотнительные поверхности которого расположены параллельно друг к другу и имеют между собой распорный клин.
По характеру движения шпинделя различают задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем. В первом случае шпиндель совершает поступательное или вращательнопоступательное (винтовое) движение; во втором – только вращательное. Изделия с выдвижным шпинделем имеют большую высоту. Задвижки с невыдвижным шпинделем применяются для сред, обеспечивающих смазку пары трения «ходовая гайка—шпиндель», таких как нефтепродукты, вода и т.д. Применение изделия с невыдвижным шпинделем для природного газа ограничено.
Задвижки выпускаются на Дy от 50 до 2000, Рy от 0,6 до 25 МПа, температура рабочей среды – до 565°С.
Основные параметры задвижек указаны в ГОСТ 9698-86.
Краны
Кран – промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или его части и поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока рабочей среды.
Краны по форме затвора делятся на конусные, шаровые и цилиндрические. Конусные могут быть сальниковыми или натяжными – в зависимости от того, как регулируется посадка пробки в корпусе: сальником (в верхней части крана) или гайкой (в нижней части). Краны могут быть проходными и пробоспускными. Проходные устанавливаются на участке трубопровода и имеют два присоединительных патрубка, пробоспускные устанавливаются на агрегатах, котлах, емкостях, резервуарах и имеют один присоеди-нительный патрубок и прямой или изогнутый спуск. Краны могут быть двух или трехходовыми, в зависимости от числа рабочих положений пробки. У кранов со смазкой есть устройство для периодической (ручной или автоматической) подачи густой смазки по каналам на пробке и корпусе для смазывания подвижного соединения. Конструкция кранов для бесколодезной установки включает органы управления, поднятые над корпусом
По эффективному рабочему диаметру прохода краны делятся на полнопроходные и неполнопроходные (стандартно-проходные). У полнопроходных отклонение эффективного диаметра от номинального обычно составляет до 2-3%, у неполнопроходных (стандартно-проходных) эффективный диаметр меньше номинального на 15-25%. По ГОСТ 21345-2005 эффективный диаметр полнопроходного крана должен быть не менее 95% входного отверстия патрубка корпуса для диаметров до DN350, и не менее 2% – для DN400 и выше.
Полнопроходные краны отличаются очень маленьким гидравлическим сопротивлением, увеличенными габаритами и стоят дороже, чем стандартнопроходные
По типу крепления шара на валу различают краны с плавающим и с фиксированным шаром. У кранов с плавающим шаром шаровый затвор не связан со шпинделем и может незначительно перемещаться в корпусе под действием давления рабочей среды, обеспечивая дополнительное уплотнение. На трубопроводах большого диаметра и с высоким давлением рабочей среды для открытия крана с плавающим шаром может потребоваться существенное усилие, поэтому краны такой конструкции, как правило, изготавливаются с диаметром не более DN200. У кранов с фиксированным шаром шаровый затвор жестко закреплен на оси вала и не может линейно перемещаться в корпусе. Для их закрытия требуется меньшее усилие, но изготовление такой конструкции сложнее, поэтому цена шарового крана с фиксированным шаром больше, чем у аналогов с плавающим шаром. Для облегчения закрытия фиксирующая цапфа может иметь самосмазывающиеся подшипники скольжения
Недостаток кранов – значительный крутящий момент для управления. Достоинствами являются многоцелевое назначение, а также возможность обеспечения полнопроходности, малые строительные длина и высота. Краны относятся к классу ремонтируемых, восстанавливаемых изделий с нерегламентируемым порядком ремонта.
Основные параметры кранов необходимо смотреть по ГОСТ 21345-2005. Строительные длины шаровых кранов – по ГОСТ 28908-91. Строительные длины конусных кранов – по ГОСТ 14187-84.
Эффективные диаметры полнопроходных и неполнопроходных кранов DN до 500 включительно могут быть приняты из ряда рекомендуемых ГОСТ 28343-89 и соответствовать табл. 11.
ГОСТ 21345-2005 предусматривает следующие конструктивные требования:
· запорные краны (этот ГОСТ дополнительно классифицирует краны на запорные и распределительные) должны закрываться поворотом шпинделя в направлении по часовой стрелке
· в конструкции крана в крайних положениях должны быть предусмотрены ограничители поворота
· расположение рукоятки проходного крана должно соответствовать направлению проходного канала пробки
· в кране должно быть Кран шаровой муфтовый ГШК Кран шаровой фланцевый КШ-50: предусмотрено устройство, обеспечивающее непрерывную электропроводимость для кранов номинальных диаметров до DN50 включительно – между штоком и корпусом, для кранов номинальных диаметров более DN50 – между шаром и корпусом
Партию кранов, отгружаемых в один адрес по одному сопроводительному документу, следует сопровождать одним комплектом эксплуатационных документов (если иное не оговорено в договоре или в технических документах).
| Номинальный диаметр DN | Эффективный диаметр, мм | ||
| Кран с зауженным проходом | Кран полнопроходной | ||
| PN от 10 до 100 включ. | PN от 10 до 50 включ. | PN от 83 до 100 включ. | |
| 10 | — | 9,0 | 9,0 |
| 15 | 9,0 | 12,5 | 12,5 |
| 20 | 12,5 | 17,0 | 17.0 |
| 25 | 17,0 | 24,0 | 24.0 |
| 32 | 23,0 | 30,0 | 30.0 |
| 40 | 28,0 | 37,0 | 37.0 |
| 50 | 36,0 | 49,0 | 49.0 |
| 65 | 49,0 | 64.0 | 64.0 |
| 80 | 57,0 | 75,0 | 75,0 |
| 100 | 75,0 | 98,0 | 98,0 |
| 150 | 98,0 | 148,0 | 148,0 |
| 200 | 144,0 | 198,0 | 198.0 |
| 250 | 187,0 | 248,0 | 245.0 |
| 300 | 228,0 | 298,0 | 295.0 |
| 350 | 266,0 | 335,0 | 325.0 |
| 400 | 305,0 | 380,0 | 375,0 |
| 450 | 335,0 | 430,0 | 419.0 |
| 500 | 380,0 | 475,0 | 464.0 |
Табл. 11 – Эффективные диаметры полнопроходных и неполнопроходных кранов по ГОСТ 28343-89
Затворы
Затвор – промышленная трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Наиболее часто затворы применяются при больших диаметрах трубопроводов, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности рабочего органа.
Конструктивно дисковый затвор представляет собой короткий цилиндрический корпус, через который протекает рабочая среда. Внутри корпуса расположена подвижная часть - запирающий элемент (диск), которыйможет перекрывать проход рабочей среде через кольцевое седло в корпусе, прижимаясь к его уплотнительной поверхности, путем поворота (как правило, на 90°) вокруг оси, перпендикулярной направлению потока среды. При этом ось вращения диска может являться его собственной осью (осевые дисковые затворы) или же не совпадать с ней (эксцентриковые дисковые затворы). В зависимости от конструкции диска и способа его перемещения затворы подразделяются на эксцентриковые (обычные затворы, ось вращения диска совмещена с центром диска и трубопровода), двухэксцентриковые (ось вращения диска смещена относительно центра диска и оси уплотнения, а также относительно центра трубопровода), трех и четырехэксцентриковые (три или четыре смещения диска)
Рассмотрим устройство поворотного дискового на примере ДТ-50 – затвора с мягким уплотнением седлового типа (рис. 6). Изделие состоит из корпуса, диска с проходным штоком и уплотнения. Уплотнение охватывает внутреннюю поверхность корпуса затвора со стороны рабочей среды, а также шток и торцы, образуя внешнее уплотнительное кольцо. Благодаря этому исключается контакт рабочей среды с корпусом и отпадает необходимость установки уплотнительных прокладок между фланцами. В результате рабочая среда контактирует только с материалом уплотнения и диском затвора. Герметичность изделия при его закрытии обеспечивается за счет упругой деформации материала седла по кромке и торцам диска. Уплотнения затворов изготавливаются из современных высококачественных полимерных материалов, таких как EPDM, BUNA-N, Viton и Silicone
Затворы изготавливаются с разными типами присоединения: межфланцевым, фланцевым и приварным; по специальному заказу могут быть выполнены с одним фланцем. Управление затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора, а также электро- или пневмопривода
Корпус может быть как разборным, так и неразборным. Разборный позволяет осуществлять замену в случае необходимости диска и уплотнений. Основные материалы, из которых изготавливаются затворы: чугун (серый, ковкий, высокопрочный), сталь (углеродистая, легированная, нержавеющая), бронза. Уплотнение в затворах бывает как мягкое, так и металл по металлу.
Основные достоинства затворов – малые габаритные размеры и масса, малое время открытия и закрытия, незначительное гидравлическое со- противление, возможность плавного регулирования расхода, простота конструкции, отсутствие в проточной части «застойных зон», малое число деталей и относительно низкая стоимость
К типичным недостаткам можно отнести: большие крутящие моменты для управления затворами больших диаметров (при ручном управлении это влечет за собой необходимость установки редуктора); в открытом состоянии диск располагается в проходе корпуса (что ухудшает гидравлические характеристики и делает затрудненной очистку трубопровода при помощи механических устройств); сложности с получением расчетных пропускных характеристик при использовании в качестве регулирующей заслонки, а также возможность возникновения гидроудара в случае быстрого открытия затвора либо в конце хода.
Диапазон применения: Дy – от 40 до 2800, Рy – от 0,01 до 2,5МПа, температура рабочей среды – от -40 до +420°C.
Клапаны
Клапан (вентиль) – промышленная трубопроводная арматура, в которой тарельчатый (золотниковый) или конический (игольчатый) запирающий элемент (затвор) возвратнопоступательным движением перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Данный тип арматуры применяется для полного перекрытия потока в трубопроводах относительно небольших диаметров (до 300 мм)
ебольших диаметров (до 300 мм). По конструкции корпуса и расположению на трубопроводе запорные клапаны делятся на проходные (направление потока среды на входе и выходе одинаковое, но поток среды в корпусе делает как минимум два поворота на 90°), угловые (поток делает один поворот на 90°, ставятся на поворотных участках трубопроводов) и прямоточные (направление потока сохраняется, но ось шпинделя расположена не перпендикулярно, а наклонно к оси прохода)
По способу герметизации подвижного соединения «шпиндель (шток) — крышка» клапаны делятся на сальниковые, сильфонные и мембранные (диафрагмовые).
Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное ее отличие в том, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, что дает им ряд преимуществ перед задвижками.
К достоинствам клапанов можно отнести следующие: простая конструкция (обеспечивает хорошую герметизацию в запорном органе и облегчает техническое обслуживание и ремонт); малый ход затвора для полного открытия/закрытия (соответственно, малая строительная высота и масса, невысокая цена); при закрытии и открытии клапана практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей.
К недостаткам можно отнести высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, ограничение пределов применения по диаметру, наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры
Заглушки поворотные
Поворотная заглушка (обтюратор, реверсивная заглушка, «очки Шмидта») – это несложное изделие для перекрытия трубопровода. Она состоит из двух частей: одна с отверстием для пропуска потока транспортируемой среды, вторая – глухая. В зависимости от необходимости рабочего режима трубопровода (закрыто/открыто), заглушка монтируется во фланцевое соединение (участок между крайними фланцами двух отрезков трубопровода) той или другой частью.
Поворотные заглушки иногда заменяют собой шаровые краны или задвижки и также предназначены для полной или частичной герметизации (постоянной или временной) участка трубопровода для выполнения ремонтных, опрессовочных, реконструкционных и тому подобных технических работ.
Исполнение фланцев, составляющих соединение, неодинаково, и поэтому геометрические размеры заглушек должны полностью соответствовать геометрической конфигурации уплотнительной поверхности. Так, например, для применения с фланцами первого исполнения заглушка должна быть плоской, а заглушка реверсивная – в обязательном порядке иметь на одной уплотнительной поверхности паз, на другой – шип. Установка заглушки поворотной между фланцами воротниковыми осуществляется таким образом, что над соединением находится только ее половина, а отверстие трубопровода закрыто глухой частью.
В настоящее время установлено три вида исполнения обтюраторов, из которых в газовом хозяйстве применяются только заглушки первого исполнения, имеющие соединительный выступ и рассчитанные на условное эксплуатационное давление в диапазоне от 1,6 до 4,0 МПа. (Второе исполнение имеет сочетание «выступ плюс впадина» и рассчитано на условное эксплуатационное давление в диапазоне от 4,0-10,0 МПа, третье исполнение – заглушки, предназначенные на установку прокладки овального сечения и рассчитанные на условное эксплуатационное давление в диапазоне от 10,0 до 16,0 МПа.)
По сравнению с применением традиционных запорных устройств у поворотных заглушек есть ряд преимуществ: малая строительная длина и масса, эксплуатационная долговечность (обусловленная отсутствием движущихся деталей), простота в изготовлении и обслуживании, невысокая цена. К недостаткам можно отнести невозможность частичного перекрытия отверстия трубопровода, сложность и продолжительность процедуры перекрытия, а также разгерметизацию трубопровода на период проведения работ.
Температура, при которой используются поворотные заглушки, напрямую зависит от типа и марки стали, применяемых для их изготовления, и изменяется в диапазоне от -70 °С до +650°С. РУ для поворотных заглушек может колебаться в пределах от 0,1 до 25 МПа.
