Виды запорной арматуры. Их устройство и назначение.

Под запорной арматурой понимают разнообразные устройства, предназначенные для управления потоками жидкости транспортируемой по трубопроводу.

В зависимости от назначения она подразделяется на:

1. Запорную – которая предназначена для полного перекрытия потока жидкости от трубопроводов (задвижки, вентиля, краны, клапаны).

2. Запорную – невозвратную арматуру – которая служит для пропуска жидкости в одном направлении и запирания в обратном (обратные клапана).

3. Предохранительную – которая обеспечивает частичный выпуск или перепуск рабочей жидкости при повышении давления до значения угрожающего прочности системы, а также предотвращает обратный переток жидкости (предохранительные клапана).

4. Регулирующую арматуру – для регулирования потоков и поддержания уровня (регулирование клапана и регуляторы уровня).

Задвижка – запорное устройство, в котором перекрытие прохода осуществляется поступательным перемещением затвора в направлении перпендикулярном движению потока транспортируемой среды.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки обладают преимуществами: незначительными гидравлическим сопротивлением при полностью открытом проходе; отсутствием поворотов потока рабочей среды; возможностью применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простотой обслуживания; относительно небольшой строительной длиной, возможности подачи среды в любом направлении.

К недостаткам, общим для всех конструкций задвижек, следует отнести: невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями: небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентилями) невысокую скорость срабатывания затвора; возможность получения гидравлического удара в конце хода; большую высоту трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

Задвижки по прочности подразделяются на:

1. стальные – для высокого давления

2. чугунные – для давления до 16 кгс/см².

Задвижки бывают с выдвижным шпинделем и с не выдвижным, когда при открытии поднимается сам маховик. Бывают с параллельными плашками, клёновыми, проходное сечение перекрывается в вертикальной плоскости.

При виде конструктивного типа задвижек следует исходить из следующего:

1. вида рабочей среды;

2. химического состава рабочей среды;

3. давления рабочей среды;

4. рабочей температуры;

5. наличие обоснованных требований к герметичности затвора;

6. диаметра трубопровода.

Клиновые задвижки с цельным клином предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой, так и газообразной.

Задвижки не рекомендуется применять для работы в кристаллизующихся средах или в средах, содержащих твердые частицы, а так же в агрессивных средах.

Клиновые задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется.

Задвижки с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора.

Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей.

Однодисковые задвижки применяют, как правило, для трубопроводов с высокой t и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется обеспечить пропуск среды при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда – некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например, нефть, мазуты и др.

Двухдисковые задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним давлением рабочей среды (как жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора.

Задвижки с эластичным уплотнением затвора предназначены для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды, как жидкой, так и газообразной.

Задвижки с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, обладающими повышенной агрессивностью при невысоких рабочих температурах, а также содержащие абразивные включения.

Задвижки с обводом (байпасом) используют в основном для трубопроводов с высоким давлением рабочей среды.

Вентиль – запорное устройство насажано на шпиндель, проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости.

По конструкции корпуса вентили разделяются на: проходные, угловые, прямоточные и смесительные.

Существенно важной является классификация вентилей по назначению: запорные, запорно-регулирующие и специальные. В свою очередь, регулирующие могут быть подразделены по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов подразделяются на вентили тарельчатые и диафрагменные, а по способу уплотнения шпинделя на сальниковые и сильфонные.

Проходные вентили предназначены для установки в прямолинейных трубопроводах.

Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление; наличие зоны застоя; большие строительные размеры; сложность конструкции корпуса и относительно большой вес.

Угловые вентили предназначены для соединения двух частей трубопровода, расположенные перпендикулярно друг другу или для монтажа на повороте. Работают при давлениях рабочей среды, меньших 64кГ/см2 и при невысоких температурах.

Прямоточные вентили. Преимущества: относительно малое гидравлическое сопротивление; компактность конструкции; отсутствие зон застоя. Недостатки: большая длина и относительно большой вес.

Смесительные вентили служат для смешивания двух потоков жидкой среды с целью стабилизации её температуры, концентрации реагентов, разжижения основной среды, поддержания качества и т.д. Более простое решение схемы смешивания получается при использовании смесительных вентилей, в которых два потока смешиваются непосредственно в корпусе одного вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо 2-х вентилей и специального смесителя применяется только один вентиль.

Диафрагмовые вентили (мембранные) предназначены для перекрывания потоков сред при невысоких температурах (до 100-1500С) и отсутствие сальника; зон застоя и карманов; невысокое гидравлическое сопротивление; небольшие габаритные размеры и вес. Основной недостаток – относительно небольшой срок службы мембраны.

Сильфонные вентили предназначены для работы в средах, утечка которых в окружающую атмосферу недопустима из-за высокой стоимости, агрессивности, токсичности, взрыво- или пожароопасности, ядовитости и др. Преимущества – полное исключение утечки рабочей среды и надежность уплотнительного элемента.

Запорно-регулирующие вентили обеспечивают возможность ручного или дистанционного управления расходом среды путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений даже при авариях в линии питания привода или при затруднительном доступе к вентилю, а также достаточно надёжно перекрывала трубопровод.

Игольчатые вентили могут быть как заторными, так и регулирующими. Они нашли широкое применение в регулировании и дросселировании малых потоков газов, при больших величинах перепадов давлений на дроссельном устройстве.

Кран – проходное сечение открывается или закрывается пробкой, применяется для диаметров до 50мм, для давления до 40кГс/см²

Конические краны можно подразделить на следующие типы: натяжные, сальниковые краны со смазкой и краны с прижимом (или с подъёмом) пробки.

Натяжные краны применяются для массового выпуска и обычных условий эксплуатации (например, кухонные газовые краны). Они применяются главным образом для сыпучих или вязких сред, где не требуется высокой герметичности по жидкости или газу. Главным образом натяжные краны применяют для низких рабочих давлений (до 10кГ/см²) или для сред, пропуск которых в окружающую среду не опасен.

Сальниковые краны широко применяются на жидких и газообразных средах при давлениях 6-40кГ/см².

Краны с подъемом пробки не рекомендуется применять для сред, содержащих твердые частицы и для суспензий, так как попадание твердых частиц между корпусом и пробкой может вызвать потерю герметичности с повреждением уплотнительных поверхностей, а также для полимерзующихся или очень вязких сред.

Цилиндрические краны можно разделить на 2 группы: краны с металлическим уплотнением и краны с эластичным уплотнением.

Краны с металлическим уплотнением применяют в основном для высоковязких сред (мазут, каменноугольный пек и др.)

Краны с эластичным уплотнением применяют большей частью с металлической пробкой и неметаллическим эластичным уплотнением в седле.

Шаровые краны применяются со смазкой и на высокие давления среды и большие проходы (главным образом для магистральных газопроводов и нефтепроводов). Они делятся на 2 типа: краны с плавающей пробкой и краны с плавающими кольцами.

Краны с плавающей пробкой бывают 2 основных типов: с металлическими кольцами со смазкой, с неметаллическими кольцами из чистых пластмасс, резин.

Сильфонные краны весьма дороги в производстве вследствие повышенных требований к точности изготовления. Наличие подъемной пробки – не позволяют применять его в вязких и полимеризующихся средах.