Запорно-регулирующая арматура. Типовые конструкции арматуры

Лекция 13.

Запорно-регулирующей (трубопроводной) арматурой (ЗРА) на­зывают устройства, монтируемые на трубопроводах, емкостях, кот­лах и других агрегатах, предназначенные для отключения, распре­деления, регулирования, смешения или сброса потоков сред.

Путем изменения расхода транспортируемой среды при помо­щи ЗРА осуществляется регулирование различных параметров технологических процессов: давления, температуры, концентрации раз личных компонентов или количества подаваемого вещества.

По области применения ЗРА можно разделить:

- промышленная арматура общего назначения;

- промышленная арматура для особых условий работы;

- специальная;

- сан­техническая.

Промышленная арматура общего назна­чения используется в различных областях техники. Изготов­ляется она серийно в больших количествах и предназначается для сред с часто изменяемыми значениями давлений и температуры. Этой арматурой оснащаются водопроводы, паропроводы, городские газопроводы, системы отопления и т. п.

Промышленная арматура для особых условий работы предназначается для эксплуатации при относительно высоких давлениях и температурах; при низких тем­пературах; на коррозионных, токсичных, вязких, абразивных или сыпучих средах.

К этой арматуре относятся:

- энергетическая арматура высоких энергетических параметров,

- криогенная,

- коррозионно-стойкая и т. п.

Специальная арматура разрабатывается и изготовляется по отдельным заказам на основании особых техни­ческих требований. Такая арматура часто изготовляется, например, для экспериментальных установок, уникальных систем, атом­ных электростанций и т. п.

Сантехнической арматурой оснащаются различные бытовые устройства. В связи с огромным количеством потребителей этой арматуры налажено ее массовое производство. Как правило, она имеет небольшие диаметры прохода и в основном управляется вручную, за исключением регуляторов давления и предохранительных клапанов для газа.

В зависимости от вида рабочей среды и ее параметров армату­ру делят:

на паропроводную (для воды и пара),

- энергетическую,

- нефтяную,

- газовую,

- канализационную,

- вентиляционную,

- криогенную,

- вакуумную,

- резервуарную.

По методу управления арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной или прямого действия).

Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выпол­няется по соответствующим командам извне в моменты времени, определяемые рабочими условиями и обстановкой.

Автоматичес­ки действующей называется арматура, рабочий цикл которой со­вершается под действием рабочей среды, без посторонних источни­ков энергии. К управляемой арматуре относятся все типы запор­ной арматуры, регулирующие клапаны. К автоматически действу­ющей арматуре относятся регуляторы давления, регуляторы уров­ня, конденсатоотводчики, обратные клапаны, предохранительные клапаны.

Применяются следующие виды управления арматурой:

- ручное управление с ручным приводом;

- ручное с механическим приводом;

- автоматическое управление с механическим приводом.

Во время технологических процессов с применением арматуры различают следующие виды регулирования:

- автоматическое и ручное;

- дис­танционное и местное;

- непрерывное и периодическое;

- бесступенчатое и позиционное.

По функциональному назначению арматура делится на классы, основными из которых являются следующие.

Запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе; по количеству применя­емых единиц составляет около 80 % всей арматуры. Характер­ным для этой арматуры является малое значение условного диа­метра прохода (D_у).

Регулирующая арматура предназначена для регулирования расхода рабочей среды с целью поддержания в не­обходимом диапазоне соответствующих параметров технологичес­кого процесса (температуры, давления, состава рабочих сред, уча­ствующих в процессе).

Предохранительная арматура служит для предохранения обслуживаемого объекта от чрезмерного повыше­ния давления путем выпуска избыточного количества рабочей среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительные кла­паны, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны.

Защитная арматура предназначена для защиты оборудования от недопустимых воздействий рабочей среды. В отличие от предохранительной защитная арматура при возникнове­нии аварийных ситуаций закрывается и отключает обслуживае­мый участок, что предохраняет его от недопустимых воздействий. К защитной арматуре относятся защитные (отсечные) клапаны, обратные клапаны, отключающие клапаны.

Фазоразделительная и маслоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от фаз и состояния этих сред. К ней относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура может быть:

- фланцевой,

- муфтовой,

- цапковой,

- штуцерной,

- с патрубками под приварку.

В зависимости от способа герметизации подвижного сопряже­ния шпинделя (штока) с крышкой арматура классифицируется:

- сальниковая,

- сильфонная,

- мембранная,

- шланговая.

По способу перекрытия потока среды арматура делится на сле­дующие типы:

1) задвижка (затвор в виде диска, пластины или клина), кото­рая перемещается возвратно-поступательно вдоль своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды;

2) клапан (затвор в виде тарелки или конуса), который переме­щается возвратно-поступательно параллельно оси потока среды в седле корпуса арматуры; клапан, в котором затвор перемещается с помощью винтовой пары и управляется вручную, называется вен­тилем;

3) кран (затвор, имеющий форму тела вращения или части его), который поворачивается вокруг своей оси, расположенной перпен­дикулярно к оси потока среды;

4) заслонка (затвор, имеющий форму диска), которая поворачи­вается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или парал­лельно ей;

5) мембранный клапан (затвор в виде упругой мембраны), кото­рый перемещается вдоль оси потока в седле клапана.

Арматура каждого класса имеет следующие параметры и усло­вия применения:

- условный проход D_у - номи­нальный внутренний диаметр трубопровода и ЗРА,

- давление рабочее р_раб - наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается работа арматуры при рабо­чей температуре проводимой среды,

- давление условное р_у - наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечива­ется длительная работа арматуры,

- давление пробное р_пр - избыточное давление, при котором арматура должна подвергаться гидравлическому ис­пытанию на прочность и плотность материала водой при темпера­туре не выше 100 °С.,

- температуру рабочую t_{ра б} ,

- температуру максимальную t _max,

- вид (конструкция) соединения с трубопроводом,

- массу М.

Рис. 1. Основные детали и час­ти вентиля:

1 — корпус; 2 — затвор (золотник); 3 — крышка; 4 — сальниковая набивка; 5 — шпиндель; 6 — ходовая гайка; 7 — махо­вик; 8 — фланец сальника; 9 — нажим­ная втулка; 10 — седло корпуса