Обратные клапаны предназначены для предотвращения образования обратного потока среды. Запорный орган в обратных клапанах открывается прямым потоком среды, а закрывается обратным потоком. Обратные клапаны подразделяются на подъемные и поворотные. Подъемные обратные клапаны имеют затвор, совершающий возвратно-поступательное движение. Поворотные обратные клапаны имеют затвор, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана. Поворотные обратные клапаны могут быть одно- . и многодисковыми. Подъемные обратные клапаны, имеющие сетку и предназначенные для установки в начале всасывающего трубопровода, называются приемными клапанами.
Невозвратно-запорными клапанами называются обратные клапаны, имеющие устройство для принудительного закрытия. Невозвратно -управляющими клапанами называются обратные клапаны, имеющие устройство для принудительного открытия и закрытия.
Краны
Кранами называются конструкции арматуры с затвором в форме тела вращения, поворачивающимся вокруг оси, перпендикулярной оси потока среды. По форме затвора краны подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические. Конусные краны 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 крана). Краны могут быть проходными и пробно-спускными. Проходные краны устанавливаются на участке трубопровода и имеют два присоединительных патрубка, пробно-спускные краны устанавливаются на агрегатах, котлах, емкостях, резервуарах и имеют один присоединительный патрубок и прямой или изогнутый спуск. Краны могут быть двух- или трехходовыми в зависимости от числа рабочих положений пробки.
Краны со смазкой имеют устройство для периодической (ручной или автоматической) подачи густой смазки по каналам на пробке и корпусе для смазывания подвижного соединения. Краны для бесколодезной установки имеют конструкцию с органами управления, поднятыми над корпусом.
Заслонки
Заслонками называются конструкции арматуры с затвором в виде диска, поворачивающимся на оси, расположенной в проходе. Заслонки наиболее часто используются при больших диаметрах трубопровода, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности запорного органа.
Конденсатоотводчики
Конденсатоотводчиками называются конструкции арматуры, предназначенные для автоматического отвода конденсата. В зависимости от принципа работы конденсатоотводчики подразделяются на поплавковые, термостатические и термодинамические. Могут применяться также конденсатоотводчики сопловые и лабиринтные.
Поплавковыми называются конденсатоотводчики, принцип работы которых основан на использовании разницы в плотностях пара и конденсата. Применяются конденсатоотводчики с закрытым поплавком, открытым поплавком и поплавком колокольного типа (перевернутым открытым).
Термостатическими называются конденсатоотводчики, работа которых основана на использовании расширения тел от нагревания и разности температур пара и конденсата. Используются сильфонные термостаты, биметаллические пластины и другие элементы. Принцип действия термодинамических конденсатоотводчиков основан на использовании аэродинамического эффекта и термодинамических свойств среды.
Регуляторы давления и уровня
Регуляторами давления называется арматура, предназначенная для автоматического поддержания давления, но без использования посторонних источников энергии. Могут быть регуляторы давления «до себя» и «после себя» – в зависимости от того, на каком участке трубопровода (до регулятора или после него по направлению движения потока) обеспечивается поддержание давления.
Регуляторами уровня называется арматура, предназначенная для автоматического поддержания уровня без использования посторонних источников энергии. Различают регуляторы питания – уровень поддерживается добавлением жидкости в сосуд – и регуляторы перелива – уровень поддерживается сливом жидкости из сосуда. Регуляторы давления и регуляторы уровня относятся к регуляторам прямого действия. Регулирование давления и уровня осуществляется путем изменения расхода среды.
трубопроводный арматура задвижка шпиндель
2. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ АРМАТУРЫ
2.1 Условные, рабочие и пробные давления
Основные параметры арматуры можно разделить на эксплуатационные и конструкционно-монтажные. К эксплуатационным параметрам относятся энергетические параметры (давление, температура), пропускная способность, коррозионная стойкость, тип привода, необходимый крутящий момент для управления арматурой, время срабатывания и пр. К конструкционно-монтажным параметрам относятся: условный диаметр прохода, строительные длина и высота, масса, тип присоединения к трубопроводу, конструкция и размеры присоединительных фланцев, число, диаметр и расположение отверстий на фланцах, разделка под приварку к трубопроводу и т.п.
Одним из наиболее важных эксплуатационных параметров арматуры является давление рабочей среды. Для решения различных технических задач разделяют условное, рабочее и пробное давление.
Под условным давлением понимают наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечивается длительная и безопасная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов (тройников, коленьев, переходов, фланцев и др.). Размеры элементов арматуры и соединительных частей определяются и обосновываются расчетом на прочность с учетом условного давления при характеристиках прочности выбранных материалов, соответствующих температуре 20° С. Условные давления Ру (Мпа) образуют следующий ряд: 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,4; (8,0); 10,0; (12,5); 16; 20; 25; 32; 40; 50; 64; 80 и 100. Арматуру и соединительные части, рассчитанные на условные давления, заключенные в скобки, не рекомендуется применять, а допускается только использовать для замены вышедшей из строя арматуры, установленной на эксплуатируемых линиях.
По условным давлениям арматуру можно разделить на шесть групп:
1) для высокого и сверхвысокого вакуума – для абсолютных давлений ниже 0,1 Па;
2) для низкого и среднего вакуума – для абсолютных давлений от 0,1 Мпа до 1 Мпа;
3) для малых давлений – до 1,6 Мпа;
4) для средних давлений – от 2,5 до 10 Мпа:
5) для высоких давлений – от 16 до 80 Мпа;
6) для сверхвысоких давлений – от 100 Мпа и выше.
Под рабочим давлением понимается избыточное наибольшее давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температуре проводимой среды.
Под пробным давлением понимают избыточное давление, при котором арматура и соединительные части трубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию водой на прочность и плотность материала при температуре не выше 100° С.
Условные РУ, рабочие Рр и пробные Рпр давления для арматуры го стали, чугуна, бронзы и латуни приведены в табл. 2.1–2.4 (по ГОСТ 356–68). В эксплуатационных условиях допускается превышение фактического рабочего давления над указанным в стандарте до 5%. Если арматура эксплуатируется в условиях пульсирующих давлений, частых гидравлических ударов, переменных температур, особых свойств среды и при ограниченном сроке службы (не более 20 000 ч), то при определении допустимого рабочего давления может вводиться поправочный коэффициент к стандартным значениям, устанавливаемый органами технического надзора.
Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре рабочей среды tР=0-200 °С, для арматуры из чугуна, бронзы, или латуни при tp=0-120 °С. При повышении температуры допускаемое рабочее давление снижается в зависимости от материала корпусных деталей. Для сталей ГОСТ 356-68 предусматривает 14 температурных ступеней, в пределах которых рабочее давление по мере повышения температуры снижается по следующему ряду: 1; 0,9; 0,8; 0,71; 0,64; 0,56; 0,5; 0,45; 0,4; 0,36; 0,32; 0,28; 0,25; 0,22.
По температурному режиму арматуру можно разделить на пять категорий.
1) Арматура обычная, изготовляемая из углеродистой стали, ковкого или серого чугуна; арматура из углеродистой стали используется при температуре до 425° С, из ковкого чугуна -до 300° С, из серого чугуна – до 225° С; для деталей арматуры малого диаметра прохода и неответственных изделий допускается применение углеродистых деталей до 450° С, ковкого чугуна – до 400° С, серого чугуна – до 300° С. Для ответственных объектов, например газопроводов, работающих при температуре ниже –30° С, применяется стальная арматура из легированной стали, специальных сплавов или цветных металлов с ударной вязкостью при рабочей температуре не менее 20 Нм/см2.
2) Арматура для высоких температур (450–600° С), изготовляемая из специальных деталей.
3) Арматура жаропрочная (для температур свыше 600° С).
4) Арматура холодильной техники (для температур до –153° С).
5) Арматура криогенная (для глубокого холода), пригодная для эксплуатации при температурах ниже –153 °С.
Система условных и соответствующих им рабочих давлений при различных температурах позволяет определять допустимые условия работы арматуры при этих температурах. Одну градацию рабочих давлений при различных температурах, когда данному условному давлению и рабочей температуре соответствует одно рабочее давление, для деталей, изготавливаемых из различных деталей, применять нецелесообразно, так как это приведет к недостаточно экономному использованию специальных деталей. Поэтому ГОСТ 356–68 предусматривает разделение деталей на одиннадцать характерных групп, каждая из которых имеет свою градацию температур в соответствии с изменениями механических свойств данных деталей при повышении температуры. Рассмотрим пример применения табл. 1.1 и 1.2. Допустим, требуется изготовить задвижку из хромомолибденовой стали марки 20ХМЛ, работающую при Рр= 10 Мпа и tр -= 500° С. По табл. 1.1 устанавливаем, что для стали 20ХМЛ температура tр = 500° С соответствует температурной ступени 5, а по табл. 1.2 определяем, что для температурной ступени 5 давлению Рр = 10 Мпа соответствует Ру = 16 Мпа. Это означает (см. табл. 1.1 и 1.2), что задвижка, изготовленная для заданных условий, может быть использована для давлений от Рр=16 Мпа при t < 200 °С (температурная ступень 1) до Рр=5,6 Мпа при tр<545° С (температурная ступень 10).