Классификация ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Классификация ТА осуществляется по различным признакам.

По целевому назначению ТА подразделяется на следующие группы:

· промышленная

· сантехническая

· лабораторная

Промышленная ТА предназначена для установки на трубопроводах и технологических установках различного профиля. Она подразделяется на арматуру общего назначения, предназначенную для установки в системах, эксплуатируемых в обычных условиях, и специальную, к которой предъявляются особые требования в связи со специфическим характером систем, в которых она установлена.

Сантехническая ТА предназначена для установки во внутренних санитарно-технических системах зданий. К ней относятся водоразборные краны, смесители.

Лабораторная ТА является, как правило, арматурой небольших размеров. Она имеет специфическую конструкцию в связи с тем, что к ней предъявляются совершенно особые требования. Она, как правило, не рассчитана на работу при больших давлениях и температурах.

По области применения ТА подразделяется на следующие группы:

· пароводяная

· газовая

· нефтяная

· энергетическая

· химическая

· судовая

· резервуарная

Пароводяная ТА является наиболее характерной для использования в системах отопления, вентиляции и теплоснабжения. Само название говорит о том, что она предназначена для работы на воде и паре. Эта арматура выпускается на широкий диапазон рабочих давлений и температур.

Энергетическая ТА является, как правило, пароводяной арматурой, предназначенной для работы при высоких давлениях и температурах, характерных для крупных энергетических котлов, турбин и других установок. Энергетические паровые котлы эксплуатируются при давлениях 300 и более атмосфер, а температура пара превышает 500 ^о С. Столь высокие рабочие параметры предъявляют жесткие требования к материалу и качеству арматуры.

Газовая ТА предназначена для установки в системах газоснабжения. К ней предъявляются повышенные требования герметичности в связи с пожаро и взрывоопасностью рабочей среды.

Нефтяная ТА является арматурой, предназначенной для установки в системах и трубопроводах, по которым транспортируется сырая нефть и нефтепродукты. Эта арматура должна обладать повышенной коррозионной стойкостью в связи с тем, что нефть является весьма агрессивной средой.

Химическая ТА предназначена для работы на очень агрессивной среде, включая концентрированные кислоты и щелочи. Эта арматура в основном применяется в химической промышленности и не характерна для систем ТГВ. Основным средством повышения коррозионной стойкости этой арматуры является использование специальных материалов для корпуса и деталей.

Судовая ТА разрабатывается для использования на флоте и морских сооружениях. Основным требованием к ней является высокая стойкость к воздействию морской воды, надежность, небольшие габариты и возможность работы в различных положениях в условиях качки.

Резервуарная ТА предназначена для установки на резервуарах и емкостях. Основной отличительной ее чертой является наличие одного присоединительного конца, а не двух, как у остальных типов арматуры.

По принципу управления и действия ТА подразделяется на следующие группы:

· управляемая

а) с ручным приводом

б) с механическим приводом

в) под дистанционно расположенный привод

· автоматически действующая (автономная)

Управляемая ТА отличается тем, что перемещение рабочего органа осуществляется за счет внешнего силового воздействия от некого внешнего источника энергии - ручного усилия, электрическим мотором, пневмоприводом или гидроцилиндром. Управляемая ТА под дистанционно расположенный привод отличается наличием специальной механической передачи, позволяющей отнести источник силового воздействия от самой арматуры. Так, например, оператор котельной управляет задвижкой на паропроводе, находящейся над котлом, сам в это время находясь у фронта котла.

Управляемая ТА может быть снабжена дополнительно силовой возвратной пружиной, возвращающей рабочий орган в определенное положение при отключении управляющего воздействия. При подаче управляющего силового воздействия оно преодолевает действие возвратной пружины и переводит рабочий орган в другое положение. В зависимости от того, в каком положении находится рабочий орган такой арматуры при отсутствии (снятии) управляющего воздействия, бывает ТА «нормально открытая» и «нормально закрытая». Как правило, такая арматура применяется для повышения безопасности работы установок и систем и предотвращения аварийной ситуации, то есть выполняет функции защиты. Так, например, при отключении электроснабжения котельной клапан на топливном трубопроводе должен самопроизвольно вернуться в закрытое положение, что предотвратит взрыво и пожароопасную ситуацию. Следовательно, здесь следует использовать ТА в исполнении «нормально закрытая». ТА калориферной установки вентиляции должна быть выполнена в исполнении «нормально открытая», чтобы при отключении управляющего сигнала гарантировать проток теплоносителя через калорифер и предотвратить его перемерзание.

Автоматически действующая ТА отличается тем, что управление и рабочий цикл осуществляется только действием самой рабочей среды без каких-либо посторонних источников энергии. К этому типу относятся обратные клапаны, срабатывающий под действием изменения направления потока, регуляторы давления и расхода, кондесатоотводчики, терморегуляторы и другие виды арматуры.

По функциональному назначению ТА подразделяется на следующие основные классы:

· запорная

· регулирующая

· распределительная

· предохранительная

· защитная (отсечная)

· фазоразделительная

Запорная ТА служит для перекрытия потоков сред. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа. Она нашла наиболее широкое применение. К этому же классу относится пробно-спускная и контрольно-спускная ТА, предназначенные для кратковременного открытия с целью проверки наличия или параметров рабочей среды.

Регулирующая ТА предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Эта арматура не обязательно должна обеспечивать полное перекрытие проходного сечения. К ней могут предъявляться дополнительные требования по виду регулировочной характеристики, надежности и точности регулирования параметров. Сюда входит и дроссельная ТА, предназначенная для снижение давления потока.

Распределительная ТА предназначена для распределения потока по двум или более направлениям. Наиболее ярким примером является 3-х ходовой кран, применяемый и в отоплении для регулирования теплоотдачи отопительного прибора путем пропуска части общего расхода теплоносителя на стояке мимо прибора через замыкающий участок. Этот тип арматуры широко используется в системах гидро- и пневмоавтоматики для управления различными устройствами.

Предохранительная ТА предназначена для предотвращения аварийного повышения какого-либо параметра в обслуживаемой системе путем автоматического выброса избыточного количества среды. Наиболее ярким примером является предохранительные клапан, устанавливаемый на паровом котле. При повышении давления в барабане котла выше предельного значения срабатывает предохранительный клапан, и часть пара стравливается через него в атмосферу, поддерживая давление в котле на уровне максимально допустимого значения. К этой же группе ТА относятся и мембранно-разрывные устройства, например взрывозащитный клапан. Он представляет из себя мембрану, разрываемую в момент взрыва его давлением и тем самым препятствующую чрезмерному повышению давления в системе.

Защитная ТА предназначена для защиты оборудования от аварийного изменения параметра среды (давления, температуры, направления потока) путем отключения обслуживаемого участка. В отличие от предохранительной ТА поток не стравливается в атмосферу, а просто отключается требуемый элемент системы. Примером могут служить обратные клапаны, предотвращающие самопроизвольное изменение направления потока в трубопроводной системе. В топочных устройствах защитная ТА отключает подачу топлива к горелочному устройству в случае погасания факела или при отключении электроснабжения и остановке дымососа и дутьевого вентилятора

Фазоразделительная ТА предназначена для автоматического разделения различных фаз рабочей жидкости, например воды и пара (кондесатоотводчики), воды и воздуха (воздухоотводчики, вантузы), воды и масла (маслоотделители).

Помимо основных видов ТА можно выделить промежуточные: запорно-регулирующая, смесительная, пробно-спускная и другие.

По материалу корпуса ТА подразделяется на следующие основные группы:

· стальная (из углеродистой стали)

· из коррозионностойкой стали

· из титана

· чугунная (из серого чугуна)

· из ковкого чугуна

· из цветных металлов

· из пластмасс

· из керамики (фарфор)

· чугунная с защитным покрытием (резина, пластмасса, эмаль).

Более подробно характеристики отдельных материалов, их преимущества и недостатки рассмотрены в разделе 6. (Материалы, применяемые для деталей арматуры).

По конструкции корпуса ТА подразделяется на следующие основные группы:

* проходная

* угловая

У проходной ТА оба присоединительных патрубка расположены на одной оси или со смещением на параллельных осях. Это наиболее распространенный тип корпуса арматуры. У угловой ТА присоединительные патрубки расположены под углом друг к другу, причем наиболее часто под прямым углом. Это позволяет в некоторых случаях упростить конструкцию арматуры и избежать необходимости установки на трубопроводе дополнительного отвода для поворота потока.

По конструкции присоединительных патрубков ТА подразделяется на следующие основные группы:

· муфтовая

· фланцевая

· цапковая

· штуцерная

· под приварку

Муфтовая ТА изготавливается на малые и средние диаметры. Присоединительные концы муфтовой ТА имеют внутреннюю резьбу, как правило трубную, предназначенную для вворачивания трубы с концевой короткой резьбой.

Фланцевая ТА имеет на присоединительных концах фланцы, представляющие из себя диск или квадрат с отверстиями под болты. Ответный фланец трубопровода должен иметь аналогичные присоединительные размеры.

Цапковая ТА имеет на конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, представляющее из себя два или более винтовых захвата. Ярким примером использования этого достаточно редкого соединения является пожарный гидрант, к которому при помощи цапки подсоединяют пожарный рукав.

Штуцерная арматура изготавливается на малые и сверхмалые диаметры. Штуцерное соединение представляет из себя пару, когда на арматуре на присоединительном конце нарезана наружная резьба, а трубопровод притягивается к ней при помощи накидной гайки. Для уплотнения соединения может быть использована прокладка или, если штуцер имеет на конце конус, то мягкая медная трубка может быть достаточно надежно герметизирована за счет плотного обжатия на конусе.

Под приварку подготавливают присоединительные концы арматуры больших диаметров, когда надежность всех других видов соединений становится недостаточной.

Более подробно преимущества различных способов соединения рассмотрены в разделе «Монтажные параметры арматуры».

По способу герметизации узла прохода шпинделя или штока через крышку или корпус ТА подразделяется на следующие основные группы:

· сальниковая

· сильфонная

· мембранная

· шланговая

В сальниковой ТА для уплотнения места прохода шпинделя или штока используется упругая сальниковая набивка - пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком. Сальниковое уплотнение получило наибольшее распространение благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

В сильфонной, мембранной и шланговой ТА отсутствуют подвижные соединения с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда - по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона, шланга или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

По способу расположения ТА подразделяется на следующие основные группы:

· только на горизонтальных трубопроводах с вертикальном положении шпинделем или крышкой вверх

· на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении

· только на вертикальных трубопроводах.

Так например, пробковый кран может работать в любом положении, обратный шаровой клапан должен устанавливаться только на вертикальных трубопроводах, а тарельчатый обратный клапан должен устанавливаться только на горизонтальных трубопроводах крышкой вверх.

Типы арматуры

Выполнение одних и тех же функций может осуществляться различными типами арматуры, имеющими одну или другую принципиальную конструкцию затвора. По этому признаку выделяют следующие основные типы ТА:

· задвижки

· клапаны (вентиль)

· заслонки

· краны

· мембранный (диафрагмовый) клапан

· шланговый клапан

(регуляторы давления, расхода и уровня)

(конденсатоотводчики)

Сравнительная характеристика различных конструкций арматуры приведена в таблице 2.1. К характеристикам различных типов арматуры, приведенным в таблице, следует подходить осторожно: в отдельных конструкциях того или другого типа указанные недостатки базового варианта или ликвидированы совсем, или существенно снижены. Так, задвижки с суженным проходом имеют значительно меньшую строительную высоту, чем полнопроходные (однако они имеют большую строительную длину и большее гидравлическое сопротивление). Шаровые краны по сравнению с кранами с конусной пробкой имеют меньший износ поверхностей и усилие на привод, более герметичны (однако сложнее в изготовлении и дороже). Прямоточный вентиль с косым шпинделем в отличие от обычного имеет малое гидравлическое сопротивление. Такая ситуация понятна: именно с целью ликвидации имеющихся недостатков и разрабатываются новые конструкции арматуры.

Регуляторы и конденсатоотводчики не входят в вышеприведенный список, как отдельный тип арматуры и не приведены в таблице. В принципе, они представляют из себя конструкцию, в составе которой в качестве регулирующей арматуры используется один их вышеперечисленных типов (чаще всего клапан). Поэтому их не следует считать самостоятельными типами арматуры по конструкции затвора. Однако они составляют самостоятельную группы по назначению, которые широко используются в системах ТГВ. Принцип их работы рассмотрен ниже.

Таблица 2.1

Сравнительные характеристики различных типов арматуры

Наименование арматуры	Принципиальная схема	Краткая характеристика
Задвижка		Затвор движется возвратно-поступательно вдоль уплотнительной поверхности. Большая строительная высота, малая строительная длина. Медленное срабатывание. Большое усилие на привод затвора. Сильный износ поверхности седла на загрязненных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление. Отсутствие противодавления рабочей среды.
Клапан (вентиль)		Затвор движется по нормали к уплотнительной поверхности. Малая строительная высота, большая строительная длина. Быстрое срабатывание. Большое усилие на привод затвора. Большое гидравлическое сопротивление. Наличие противодавления рабочей среды. Высокая герметичность.
Кран		Затвор движется вращательно на 90о вдоль уплотнительной поверхности. Малая строительная высота, малая строительная длина. Быстрое срабатывание. Большое усилие на привод затвора. Сильный износ поверхности седла и пробки на загрязненных и агрессивных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление. Отсутствие противодавления рабочей среды.
Заслонка		Затвор движется вращательно на 90о. Малая строительная высота, малая строительная длина. Быстрое срабатывание. Малое усилие на привод затвора. Малая герметичность. Малое гидравлическое сопротивление. Отсутствие противодавления рабочей среды. Применяется на газах.
Диафрагмовый (мембранный) клапан		Затвор движется возвратно-поступательно по нормали к уплотнительной поверхности. Малая строительная высота, большая строительная длина. Быстрое срабатывание. Малое усилие на привод затвора. Применяется на агрессивных жидкостях. Большое гидравлическое сопротивление. Наличие противодавления рабочей среды.
Шланговый клапан		Затвор движется возвратно-поступательно по нормали к уплотнительной поверхности. Малая строительная высота, большая строительная длина. Быстрое срабатывание. Малое усилие на привод затвора. Применяется на агрессивных жидкостях. Малое гидравлическое сопротивление. Наличие противодавления рабочей среды.

Задвижки имеют затвор в виде листа, диска или клина, перемещающийся вдоль уплотнительных поверхностей седла корпуса перпендикулярно оси потока среды.

Задвижки бывают полнопроходные, имеющие седло в размер диаметра трубопровода, и суженные, у которых диаметр седла меньше диаметра трубопровода, что позволяет уменьшить необходимый ход шпинделя и, как следствие, строительный размер задвижки.

Задвижки так же бывают клиновые и параллельные. Седло клиновой задвижки представляет из себя две кольцевые поверхности, расположенные под небольшим углом по отношению к оси движения потока, образуя клиновую поверхность. Затвор представляет из себя одну или две тарелки (диска), закрепленные на шпинделе. Он бывает однодисковый или двухдисковый, упругий или сплошной. При перемещении затвора в конце хода при приближении к положению «закрыто» тарелки задвижки примыкают к седлу и за счет наличия клиновой поверхности плотно прижимаются к нему, будучи расклинены за счет усилия, создаваемого при движении шпинделя. У параллельной задвижки поверхности седел параллельны и перпендикулярны оси движения потока. Расклинивание и плотное примыкание тарелок затвора к седлам обеспечивается за счет вспомогательного клина, расположенного между тарелками.

Задвижки выпускаются с выдвижным шпинделем или штоком, и с невыдвижным шпинделем. Отличаются они конструкцией винтовой пары, за счет которой происходит перемещение затвора. Кроме того, задвижки с невыдвижным шпинделем имеют меньший строительный размер.

Преимуществом задвижек является то, что при перемещении рабочего органа он не преодолевает давления среды, что позволяет уменьшить усилие, необходимое для перемещения затвора. Преимуществом является так же то, что поток движется прямоточно, без поворотов, вследствие чего этот тип ТА имеет малое значение коэффициента местного сопротивления в открытом положении.

Благодаря симметричности конструкции задвижки могут эксплуатироваться при любом направлении движения потока.

Недостатком задвижек является сильное трение уплотнительных поверхностей в момент перемещения рабочего органа, большой габарит в направлении выдвижения штока (как минимум два диаметра трубопровода). Существенным недостатком задвижек является то, что в промежуточном положении затвора, когда тарелки частично перекрывают сечение седла, часть уплотнительных кольцевых поверхностей находится в зоне активного обтекания потоком и подвергается сильному абразивному износу твердыми включениями, содержащимися в рабочей среде. После работы в таком режиме уплотнительные поверхности изнашиваются настолько, что не обеспечивают достаточной герметичности при закрытии задвижки - задвижка «не держит».

Это ограничивает использование задвижки как регулирующего элемента (впрочем, этот недостаток свойственен многим видам арматуры). Кроме того, регулирующие характеристики задвижек неудовлетворительны, это в принципе запорная ТА.

Задвижки используются на крупных трубопроводах диаметром более 50 мм, где требуется медленное перекрытие сечения для предотвращения возникновения гидравлического удара.

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха аналогом задвижки является вентиляционный шибер, представляющий из себя прямоугольный металлический лист, перемещающийся в направляющих перпендикулярно оси воздуховода.

Клапаны имеют затвор в виде плоской или конусной тарелки, перемещающейся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности седла корпуса. В некоторых конструкциях клапанов затвор движется по дуге.

Клапаны являются самым распространенным видом ТА, как основной элемент они входят в конструкцию большинства регуляторов. Клапаны имеют большое число разновидностей (предохранительные, запорные, регулирующие и т.д.). Клапаны с затвором в виде тарелки называются тарельчатыми, а если имеют затвор в виде конусной иглы - игольчатыми. Клапаны бывают односедельные и двухседельные. В двухседельных клапанах имеется два седла, перекрываемых соответственно двумя тарелками.

Клапанами также называется ТА с упругими деформируемыми затворами -

мембранные и шланговые. В мембранном клапане затвор представляет из себя упругую гибкую мембрану, которая под действием приложенного усилия прогибается в направлении, перпендикулярном оси движения потока. Седло представляет из себя край перегородки, стоящую поперек канала для протока рабочей среды. При прогибе мембрана плотно примыкает к краю перегородки и перекрывает свободное сечение для прохода потока. В шланговом клапане сам канал для протока рабочей жидкости представляет из себя упругий деформируемый шланг, который при закрытии клапана просто пережимается специальным элементом затвора. Такие конструкции позволяют избежать наличия подвижных сальниковых уплотнений, по которым рабочая среда может перетекать наружу.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: