Чем отличается запорная арматура от регулирующей

Арматуру, которая предназначена для настройки и поддержания параметров в трубопроводах различного назначения, называют запорно — регулирующей. В ее состав входят регулирующие клапаны, вентиля, задвижки и многое другое.

Главная задача запорно — регулирующей арматуры — это поддержание заданных параметров жидкости или газа (давления, температур и пр.), циркулирующей в трубопроводной системы. Для производства арматуры применяют различные материалы — полимеры, чугун, стальные сплавы и пр.

Задачи, решаемые с помощью арматуры

К понятию настройки и поддержания характеристик можно отнести следующее:

• регулировка расхода рабочей среды;
• поддержание рабочего давления в заданных пределах;
• перемешивание различных жидкостей и газов в необходимых пропорциях;
• поддержание требуемого уровня рабочей среды в емкостях и сосудах, входящих в трубопроводную систему.

Решение всех описанных задач происходит за счет изменения параметров расхода жидкости или газа при их прохождении через рабочее сечение арматуры. Для управления работой устройств этого типа применяют различные методы. Как правило, для решения этой задачи применяют сторонние источники энергии. Управление арматурой происходит по команде из управляющего центра, куда стекаются данные от датчиков, которые входят в состав устройств, устанавливаемых на трубопроводах.

Вид управления арматурой определяется условиями, в которых эксплуатируются запорно — регулирующие устройства. Следует отметить, что в последние годы ручное управление арматурой встречается все реже и реже.

Характеристики среды, а именно — давление, температура, ее химический состав — предъявляют к арматуре различные требования. Это, в свою очередь, привело к тому, что было разработано и применяется на практике множество моделей оборудования этого типа.

Каждое устройство можно рассматривать как компонент системы автоматического управления технологическими процессами, которые проходят с участием разнообразных сред. Регулировка работы такого оборудования происходит под управлением команд, поступающих из единого центра управления работой трубопроводной системы.

Основные виды устройств

Устройства этого типа внешне похожи на запорные клапаны, но в то же время обладают своей спецификой. Эти клапаны можно разделить по типу потока, точнее, его направлению:

1. Проходной — клапан этого класса монтируют на прямолинейных участках трубопроводных систем, в которых не происходит изменения направления движения рабочей среды.
2. Угловые — их устанавливают в тех местах, где происходит изменения направления движения потока на 90 градусов.
3. Трехходовые. Они имеют в своем составе три патрубка для подключения к трубопроводной системе. В корпусе этого устройства происходит смешение двух потоков рабочей среды в один. Часто такой прибор называют смесителем.

Регулирующие клапаны различаются и в конструктивном исполнении регуляторов. Такая классификация выглядит следующим образом:

• односедельные;
• двухседельные и многие другие.

Работой регулирующих клапанов можно управлять с помощью электрических, пневматических и электромагнитных приводов.

Запорно-регулирующий клапан

Это устройство задействуют для регулировки параметров рабочей среды в соответствии с требуемыми характеристиками. Требуемый результат достигается изменением рабочего сечения в корпусе клапана.

Изменение размера сечения осуществляют с применением запорного устройства. По своей сути, запорно-регулирующий клапан — это односедельный клапан.

Смесительный кран

Это устройство применяют тогда, когда возникает потребность в смешивании двух и более типов жидкостей, подаваемых по трубопроводной системе, к примеру, холодную и горячую воду. При этом один из параметров, например, температура может быть постоянной.

Смесители отличаются от регулирующих клапанов тем, что они определяют расходы и параметры двух рабочих сред одновременно.

Регуляторы давления прямого действия

Устройства этого типа предназначаются для поддерживания рабочего давления в трубопроводной системе на постоянном уровне. Такая необходимость возникает в том случае, если во время эксплуатации происходят скачкообразные изменения давления, которые недопустимы для стабильной работы системы.

Отличие этого устройства от другого типа арматуры (непрямого действия): регулировка параметров происходит непосредственно от рабочей среды без использования сторонних источников энергии. Кроме регуляторов этого типа, к арматуре прямого действия относят и такое оборудование, как предохранительные и обратные клапаны. Эти устройства относят к классу защитной трубопроводной арматуры.

Чаще всего применяют регуляторы прямого действия, которые оснащены мембранным приводом.

Типы запорных клапанов

Запорный клапан (также вентиль) — запорная и регулирующая арматура, конструктивно выполненная в виде клапана, то есть её запирающий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Как и другие виды запорной арматуры, запорные клапаны применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а, следовательно, потока рабочей среды; то есть запирающий элемент, которым в запорном клапане чаще всего является золотник, в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Для регулирования расхода среды путём изменения проходного сечения успешно применяются регулирующие клапаны, также существуют и запорно-регулирующие клапаны, совмещающие эти функции.

Следует заметить, что до 1982 года клапаны, в которых затвор перемещается при помощи резьбовой пары шпиндель —ходовая гайка, назывались вентилями, однако это наименование было упразднено и сейчас клапаном называют и арматуру с резьбовым шпинделем (передающим крутящий момент от привода), и с гладким штоком (передающим поступательное усилие от привода). Клапаны вентильного типа управляются вручную или электроприводом, а клапаны с гладким штоком — гидро-, пневмо- или электромагнитным приводом, а также механическим приводом от других устройств. Запорные клапаны с быстродействующими поршневыми пневматическими приводами входят в состав защитной арматуры и носят название отсечные.

Клапаны широко распространены как запорная арматура, что объясняется возможностью обеспечения хорошей герметизации в запорном органе при сравнительной простоте конструкции. Клапаны применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров: давления — от вакуума 5·10 −3 мм рт.ст. до 250 МПа, температуры — от -200 до +600 С. Клапаны обычно используются на трубопроводах относительно небольших диаметров, так как в случае больших размеров приходится иметь дело с существенным возрастанием усилий для управления клапаном и усложнять конструкцию для обеспечения правильной посадки затвора на седло корпуса.

Достоинства и недостатки

Кроме вышеуказанных достоинств клапаны обладают и другими, например:

• возможность применения в условиях высоких температур и давлений, вакуума, коррозионных и агрессивных сред;
• сравнительная простота технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации.

Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное её отличие — то, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, даёт клапанам ряд преимуществ перед задвижками, среди которых:

• малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как у задвижек — не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
• в клапанах гораздо проще, чем в задвижках, обеспечить требуемую герметичность затвора (путём применения уплотнительных колец из различных неметаллических материалов);
• при закрытии и открытии клапана в отличие от задвижки практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей;
• возможность применения сильфона в качестве уплотнения арматуры по отношению к внешней среде.

К недостаткам клапанов можно отнести:

• высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
• ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
• наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры.

Устройство и принцип действия

Корпус (на поясняющем рисунке 1) имеет два патрубка с концами для присоединения к трубопроводу, оно может быть любым известным способом фланцевым, муфтовым, щтуцерным (цапковым), приваркой. Внутри корпуса расположено седло, которое в положении «закрыто» перекрывается затвором (золотником (3)). Шпиндель (1) проходит через сальниковое уплотнение в крышке. В конструкции, изображённой на поясняющем рисунке, ходовая часть запорного органа вынесена за пределы зоны рабочей среды с помощью бугельного узла (2). Уплотнение может быть и сильфонным, в этом случае вынесение ходового узла не требуется.

Шпиндель (1) передаёт крутящий момент от ручного штурвала или механического привода через неподвижную ходовую гайку золотнику, преобразуя его в поступательное движение золотника, в крайнем нижнем положении золотник садится в седло и поток среды перекрывается. Усилие, передаваемое от привода, может быть и поступательным, в этом случае ходовая гайка отсутствует, а вместо шпинделя используется гладкий шток.

Холдинг "СеверМаш" предлагает широкий выбор запорных клапанов, а также другой трубопроводной арматуры как общепромышленного, так и атомного назначения.

Огромную роль в современных промышленных комплексах играют трубопроводы. При помощи трубопроводов транспортируются различные материалы — жидкие, газообразные и сыпучие. Для обеспечения регулирования процессов транспортировки применяется трубопроводная арматура.

Трубопроводная арматура — это совокупность устройств, устанавливаемых на трубопроводах, и предназначенных для управления потоками рабочих сред путем изменения площади проходного сечения. Она также обеспечивает работу емкостных установок, котлов и т.д.

Качества арматуры влияют на многое. От того, какая арматура подобрана для монтажа, соответствует ли она параметрам, характеризующим рабочую среду, правильно ли она эксплуатируется, во многом зависит безопасность объектов, на которых она установлена.

Для обеспечения качества промышленной арматуры разработана система стандартов.

Государственный стандарт, которому соответствует арматура трубопроводная — ГОСТ Р 53672-2009

Настоящий стандарт распространяется на трубопроводную арматуру и приводные устройства к ней и устанавливает общие требования безопасности при ее проектировании, изготовлении, монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании, хранении и утилизации.

Виды арматуры по функциональному назначению

Арматура может делится на различные виды по следующим параметрам.

• По области применения — бывает пароводяная, резервуарная, энергетическая, химическая, судовая, газовая и нефтяная арматура.
• По принципу управления и действия — выделяется арматура управляемая, автоматическая, управляемая ручным приводом, управляемая дистанционным приводом, управляемая механическими приводами, электроприводами, пневматическими приводами, гидравлическими и электромагнитными приводами.
• По конструкции присоединительных патрубков — различают муфтовую, фланцевую, штуцерную, цапковую арматуру, и арматуру под приварку.
• По способу герметизации — различается сальниковая, мембранная, шланговая и сильфонная арматура.

Основные параметры арматуры:

• Эксплуатационные параметры арматуры — Условное, рабочее, и пробное давление, пропускная способность, крутящий момент,тип привода, время срабатывания, коррозионная стойкость.
• Конструкционно-монтажные параметры арматуры — Условный диаметр прохода, масса, число, диаметр и расположение отверстий на фланцах, тип присоединения к трубопроводу, строительные длина и высота, разделка под приварку к трубопроводу, конструкция и размеры присоединительных фланцев.
• Конструкционные материалы — Чугун (серый, ковкий, высокопрочный), углеродистая и легированная сталь, Цветные металлы и сплавы (латунь, бронза, сплавы никеля, алюминия и титана), а также неметаллические конструкционные материалы, такие как винипласт, керамика, графиты, текстолит, капрон и пластикат.

Арматура трубопроводная промышленная.

Трубопроводная запорная арматура — арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью. Включает в себя спускную арматуру, назначение которой — сброс рабочей среды из емкостей и систем трубопроводов, а также контрольную арматуру, используемую для проверки уровня жидкой среды в ёмкостях, отбора проб, выпуска воздуха из верхних полостей, дренажа и т.д. Она имеет наиболее широкое применение и составляет обычно около 80% от всего количества применяемых изделий.

К запорной арматуре относятся:

• Задвижка — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды.
• Клапан — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды.
• Кран — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды.

Дисковый затвор (заслонка, поворотный затвор, герметический клапан, гермоклапан) — тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

В маркировке запорной арматуры обязательно должны быть указанны наименование или товарный знак изготовителя, условный проход в миллиметрах, условное и рабочее давление, допустимая температура, и направление потока среды;

Трубопроводная регулирующая арматура

Трубопроводная регулирующая арматура — арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода среды через своё проходное сечение.

Подразделяется на редукционную арматуру — предназначенная для снижения рабочего давления в системе, и запорно-регулирующую арматуру. Регулирующая арматура может иметь ручное и автоматическое управление при помощи электроприводов.

Виды регулирующей арматуры:

• Регулирующий клапан — наиболее распространенный тип регулирующей арматуры. Клапана разделяются на проходные — устанавливаются на прямых участках трубопровода, не меняют направление потока, угловые — меняют направление потока на девяносто градусов, и трехходовые, или смесительные — имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу , и смешивают два потока в один. Для управления регулирующими клапанами используются электроприводы, электромагнитные приводы и пневмоприводы.
• Запорно-регулирующий клапан — С помощью этого клапана осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении "закрыто".
• Смесительные клапаны — Используются в случае, когда нужно смешать различные среды, выдерживая постоянным какой-либо параметр. Отличие смесительных клапанов от регулирующих заключается в том, что управляющее воздействие определяет расходы одновременно двух сред, а не одной.
• Регуляторы давления прямого действия — применяются там, где нужно поддерживать постоянное давление в трубопроводе. Регулирование давления может производиться после регулятора (по направлению потока среды), в этом случае регулятор называют "После себя", или перед ним, в этом случае он называется "До себя".
• Регулятор уровня -Регуляторы уровня используются в сосудах, применяемых в энергетических, холодильных и других установках. Управляются поплавком, по команде от которого происходит впуск нужного количества жидкости или выпуск лишней жидкости.

Защитная арматура

Защитная арматура — арматура, предназначенная для защиты оборудования и трубопроводов от аварийных ситуаций путем отключения обслуживаемой линии. В результате эксплуатации могут возникать различные проблемы, могущие повлечь за собой гидроудары при внезапном изменении потока среды на обратный, что может привести к поломке насосов и других устройств. Предотвращать эти проблемы и призвана защитная арматура.

Защитная арматура близка к предохранительной, но отличается по принципу действия. Если предохранительная арматура открывается, обеспечивая массотвод, и, за счёт него, снижение параметров системы, то защитная — закрывается, отключая защищаемый участок системы или единицу оборудования

Основные виды защитной арматуры

• Обратный клапан — Обратные клапаны как правило устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов, а затворы — как на горизонтальных, так и на вертикальных участках. Эти устройства пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически
• Отключающие клапаны — К защитной арматуре, также относятся отключающие устройства, задача которых — предотвратить течь или выброс рабочей среды из трубопровода в случае его разрыва. Такие клапаны применяются, как правило, на импульсных трубопроводах малых диаметров для рабочих сред, выброс которых в окружающую среду недопустим, например в энергетических установках, включая АЭС, и в некоторых других отраслях промышленности.

Отсечная трубопроводная арматура

При создании аварийной ситуации в ряде случаев возникает необходимость быстрого отключения агрегата, трубопровода или его участка от общей системы, для этой цели служит отсечная арматура.

В отличие от другой защитной арматуры, отсечная действует не непосредственно от среды, а с использованием внешних источников энергии по команде от специальных датчиков, а также может быть дистанционно открыта и закрыта персоналом.

Отсечная арматура представляет собой быстродействующие запорные устройства, клапаны или задвижки, снабженные пневматическими или электрическими приводами.

Запорный орган этих устройств может быть в виде тарельчатого клапана, крана с конической или шаровой пробкой или в виде задвижки. Чаще всего применяются быстродействующие отсечные клапаны и задвижки с односторонним пневматическим поршневым приводом — приводы этого типа могут закрыть клапан или задвижку большого размера за несколько секунд.

Применяется отсечная арматура в основном в энергетике, в установках с очень большими параметрами рабочей среды, например на АЭС .

Предохранительная трубопроводная арматура

Предохранительная арматура — арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды.

• Распределительно-смесительная арматура — арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков.
• Фазоразделительная арматура — арматура, предназначенная для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях. В том числе:
• Конденсатоотводчик — арматура, удаляющая конденсат и не пропускающая или ограниченно пропускающая перегретый пар.

В ее состав входят:

• Предохранительные клапаны;
• Импульсно-предохранительные устройства;
• Мембранные предохранительные устройства;
• Перепускные клапаны.

Наиболее широкое распространение имеют малоподъёмные предохранительные клапаны, конструктивно простые и не требующие специальной регулировки.