Трубопроводи та їх категорійність

Трубопроводи – невід'ємна частина технологічного устаткування. Вони підрозділяються на внутрішньоцехові, які з’єднують апарати і установки, і міжцехові – з’єднують устаткування, встановлене в різних цехах. За розташуванням можуть бути наземними і підземними. Трубопровід – конструкція, яка складається з ряду елементів: труб, арматури, роз'ємних і нероз'ємних з'єднань. Труби і арматуру виготовляють і постачають відповідно до державних і галузевих норм. Трубопроводи характеризуються умовним проходом і умовним тиском. Номінальний діаметр отвору в трубі або арматури – умовний прохід, D_у.

D_у: 3; 5; 10; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 800; 1000 і т.д.

Під умовним тиском Р_у мають на увазі максимальний надлишковий тиск середовища при t= 20°С,при якому забезпечується тривала експлуатація. Р_у: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50. В залежності від властивостей середовища, що транспортується, трубопроводи ділять на п'ять груп (А, Б, В, Г, Д),а за тиском і температурою на п'ять категорій(I, II, III, IV, V). Групи включають трубопроводи: А – для токсичних рідких і газоподібних продуктів; Б – для горючих і активних газів; В – для водяної перегрітої пари; Г – для водяної насиченої пари; Д – для негорючих газів, рідин і пари. У межах кожної групи трубопроводи поділені на категорії. Для кожної категорії встановлені норми проектування, монтажу і ремонту.

 

Труби, деталі, компенсатори, опори

Для трубопроводів використовують сталеві зварні й безшовні труби: гарячекатані, холоднокатані і холоднотягнуті. Зварні виконуються з подовжнім або спіральним зварним швом, вони менш надійні в роботі, ніж безшовні. Безшовні застосовують для транспортування отруйних, вибухонебезпечних і корозійно-активних речовин. Матеріалом для труб масового призначення служить Ст. 10, 20, спеціального призначення – леговані, кислотостійкі, жароміцні сталі. Застосовують чавун, мідь, латунь, скло, фарфор, пластмасу, свинець. Труби з вініпласту, фаоліту, поліетилену стійкі до агресивних середовищ. Застосовується внутрішнє покриття цими матеріалами.

До з’єднувальних деталей відносять: коліна, переходи – трійники, хрестовини, розвилки. Найчастіше елементи і трубопроводи з’єднують зварюванням, проте застосовуються також різьбові і фланцеві з'єднання. Фланці в основному приварні, різьбові використовують на трубопроводах високого тиску.

Для компенсації температурних подовжень трубопроводи забезпечують компенсаторами: П-подібними, лінзовими, хвилястими і сальниковими. П-подібні застосовують на наземних трубах, проте вони громіздкі і вимагають спеціальних опор. Лінзові встановлюють на газопроводах при Р до 1,6 МПа. Хвилясті використовують для трубопроводів з неагресивними і середньоагресивними середовищами при Р до 6,5 МПа. Такий компенсатор складається з гофрованого гнучкого елементу, кінці якого приварені до патрубків. У западинах хвилі встановлені обмежувальні кільця для запобігання випучування елементу. На трубопроводах з чавуну і неметалевих матеріалів встановлюють сальникові компенсатори, проте вони важко забезпечують герметизацію при транспортуванні.

Трубопроводи укладають на опори, відстань між якими визначається діаметром і матеріалом труби. Для сталевих труб з діаметром до 250 мм довжина складає 3¸6 м. Для кріплення трубопроводів застосовують підвіски, хомути і скоби. Трубопроводи з крихких матеріалів (стекло, графить) укладають у суцільних лотках на суцільних підставах. Опори можуть бути нерухомими і рухомими. Опора складається з куточків (основа), черевика (стійка) і хомута.

 

Трубопровідна арматура

 

Арматурою називають пристрої, які встановлюються на трубопроводах, апаратах, ємностях з метою управління потоком робочих середовищ. Арматура поділяється на класи: запірна – перекриття потоку; регулююча – зміна параметрів середовища; запобіжна – запобігання аварійному підвищенню тиску в системі; захисна (відсічна) – захист устаткування від аварійної зміни параметрів; фазоподільна – видалення конденсату. Арматура будь-якого класу включає: корпус, привод і робочий орган. За способом приєднання до трубопроводу: фланцева, муфтова, під приварювання. Муфтова використовується в трубопроводах з діаметром, що перевищує 80 мм; приварна встановлюється при підвищених вимогах до щільності з'єднання. За конструкцією корпусу: прохідна – середовище не змінює напрям руху; кутова – змінюється напрям руху. За способом герметизації робочого органу арматуру поділяють на сальникову, сильфонну і мембранну. За конструкцією приводу арматура буває автоматично діюча, в якій привід здійснюється потоком середовища; з ручними або механічним приводом.

 

Запірна арматура

 

Запірна арматуравключає крани, вентилі, засувки, заслінки. У крані запірний орган виконується у вигляді тіла обертання навколо осі, перпендикулярній напрямку руху потоку. За типом затвору крани бувають кульовими і пробковими. Кульовий кран (рис. 6.1 а) складається з корпусу 1, кульової пробки 2 і шпінделя 3. При повороті пробки 2 на 90° переріз для проходу потоку перекривається. У пробкових кранах пробка має вид усіченого конусу. За способом герметизації пробкові крани можуть бути сальниковими або натяжними. Щільність прилягання пробки до прохідного перерізу в сальникових кранах забезпечується сальником, а в натяжних кранах – гайкою. Крани мають малі розміри і невеликі гідравлічні опори. Крани з трьома патрубками називаються триходовими, при цьому пробка має Т–подібний отвір. Такі крани непридатні для пари і нагрітої рідини. Виготовляються з чавуну, сталі або латуні.

 

а	б
в	г

 

Рис. 6.1. Трубопровідна арматура:

 

а) кран кульовий: 1 –корпус; 2 – кульова пробка; 3 – шпиндель;

б) прохідний вентиль: 1 –корпус; 2 – золотник; 3 – ущільнююче кільце; 4 – шток; 5 – маховик;

в) засувка з нерухомим шпинделем: 1 – сідло: 2 – клин; 3 – корпус; 4 - шпиндель; 5 – маховик;

г) регулюючий клапан: 1 – корпус; 2 – затвори; 3 – шток; 4 – виконавчий механізм; 5 = мембрана.

 

У вентилях (рис. 6.1 б) затвор виконується у вигляді плоскої або конічної тарілки (золотника), яка поворотно-поступально переміщається. Прохідний вентиль з прокладкою 3 з шкіри або гуми, закріпленої на золотнику 2, складається з корпусу 1 шпинделя 4 і маховика 5. Шпиндель ущільнюється сальниковим ущільнювачем. Вентилі на трубопроводах розташовують так, щоб середовище в них входило з під золотника. У трубопроводах і установках високого тиску використовуються запірні кутові вентилі. Закриття і відкриття проходу в них здійснюється конусним золотником. Ущільнення сальникове. Запірний орган-мембрана виготовляється з пластмаси, гуми або фторопласту. Внутрішня поверхня корпусу має захисне покриття.

Засувка являє собою арматуру, у якій затвор, виготовлений у вигляді диска або клин, переміщається уздовж поверхонь ущільнювачів перпендикулярно потоку. При малому тиску використовують паралельні засувки з висувним шпинделем, при великих – клинові, з нерухомим шпинделем, (рис. 5.1 в). Засувка складається з корпусу 3, клину 2, сідла 1, шпинделя 4 і маховика 5. При обертанні шпиндель вкручується у тіло клину. В паралельних засувках запірним органом є шибер, що складається з двох симетричних частин, між якими поміщається клин. При опусканні клину він розпирає частини шиберу, притискаючи їх до ущільнюючих поверхонь корпусу. Засувки великого діаметру забезпечують електроприводом, пневмо- або гідроприводом.

Заслінками називають арматуру, в якій затвор виконаний у вигляді диска, що повертається на осі перпендикулярній потоку. Вони використовуються при великих діаметрах трубопроводів, малому тиску середовища і не жорстких вимог до герметичності запірного органу. Ущільнюючим органом служить гумове кільце, розташоване по ободу диска.

 

6.3.2.Регулююча арматура

До неї відносяться регулюючі клапани, вентилі, змішувальні клапани, редукційні клапани і регулятори рівня. Регулюючий клапан з мембранним виконавчим механізмом (рис. 6.1 г) складається з корпусу 1, затворів 2, штоку 3, виконавчого механізму 4, мембрани 5 і седел 6. Управління клапаном дистанційне: командний сигнал поступає на мембрану 5, створюючи зусилля, яке переміщає шток 3 із затворами 2.

Клапани змішувачів використовують для змішування різних середовищ в певній пропорції. Командний сигнал, який задає положення затвора, визначає одночасно й витрати середовищ.

 

Фазоразподільна арматура

 

До такої арматури відноситься конденсатовідвідники, які використовуються для виведення з трубопровідної арматури конденсату. Працюють вони автономно, випускаючи конденсат у міру його накопичення. Принцип дії заснований на різниці температур або густин пари і конденсату. Використовуються в основному термостатичні й поплавкові конденсатовідвідники. У термостатичному конденсатовідвіднику робочим органом є сильфон, заповнений рідиною і зв'язаний із золотником. Зі зниженням температури конденсату зменшується тиск у сильфоні, золотник піднімається і випускає конденсат. З надходженням пари тиск в сильфоні підвищується і золотник перекриває сідло арматури. У поплавкових конденсатовідвідниках робочим органом є поплавок, який змінює своє положення у залежності від рівню конденсату в корпусі.

 

Запобіжна арматура

Виключає можливість перевищення тиску в системі. Запобіжні клапани поділяються на важіль-вантажні й пружинні. У важіль-вантажних золотник клапану притиснутий вантажем, розміщеним на важелі. Він відкривається тільки тоді, коли сила тиску перевищує силу вантажу. У пружинах сила тиску повинна перевищувати силу пружини. Вантажні клапани встановлюють тільки при вертикальному положенні золотника, пружинні – у будь-якому положенні. Як запобіжна арматура використовуються і розривні мембрани, їх недолік – одноразове використовування.

До захисної (відсічної) арматури відносять зворотні клапани – підземні і поворотні. Зворотні клапани захищають систему від зворотного потоку. Середовище, долаючи вагу золотника, рухається в одному напрямку. З припиненням подачі середовища золотник опускається на сідло і не пропускає потік у зворотному напрямку. У поворотних клапанах переріз закривається диском, який повертається навколо горизонтальної осі. При зміні напрямку руху потоку диск закриває прохідний переріз.