арматура фланцевая что это такое
Фланцевое соединение стальных труб: их плюсы и область применения
Фланец — это плоская деталь для соединения труб с отверстиями для крепежных элементов (болты, шпильки и др.) круглой или квадратной формы. Такие детали применяют для создания высокопрочного и герметичного стыка узла на продолжительном участке трубопровода.
Фланцевое соединение стальных труб является очень распространенным методом. На нем равномерно расположены отверстия для шпилек и болтов.
В бытовых системах фланцевое соединение используют не очень часто. Такой вид технологии рассчитан на промышленное применение. Если возникает необходимость поставить стальной фланцевый узел, то особое внимание нужно уделить на все отметки по нужным нормативам.
Фланцевые стыки стали самыми популярными видами разъемных стальных соединительных в химической, промышленной области и ЖКХ. Этому способствовали: герметичность, простота конструкции, легкость производства и монтажных работ.
Что такое фланец и принцип его действия
Понятие фланец включает в себе не только деталь сантехнической арматуры, но и метод скрепления труб, который на практике применяют во всех промышленных отраслях. Фланцевые соединения стальных труб отличаются герметичностью и прочностью.
При этом соединение является разборным. А это означает, что после снятия можно проводить все нужные ремонтные работы и повторно применять участок магистрали. Фланцевые соединения для стальных труб подбирают, исходя из предназначения сети, при этом берут в работу различные типы фланцев, которые произведены из разных материалов.
При большом разнообразии стальных вариантов, выделяют такие основные виды конструкций:
Получается, что фланцы – это детали для соединения, которые ставятся в сети большого срока использования, и в магистралях с большим давлением внутри, но более приоритетными называют монолитные соединения посредством сварки.
Передвижение среды по трубопроводу перед началом монтажных работ приостанавливают, а включают только после полного прекращения действий. Особое внимание при этом уделяют давлению, его нагрузку на эту деталь рекомендуют наращивать постепенно.
Области применения деталей для соединения
Говоря о таком элементе, необходимо внести ясность, что он не является деталью для крепления. Главная задача этого приспособления заключается в создании опорной конструкции для крепительных болтов и одновременно в обеспечение герметичности соединения.
Как запорную или стыковочную деталь, их ставят в коммуникационных сетях ЖКХ, в промышленности по добыче нефти. Также они обширно монтируются в топливной и газовой сферах. В этих отраслях очень прочные и долго служащие фланцевые крепления используют при монтаже в сеть приборов измерения.
Разные технологические особенности изготовления и виды материалов для этих элементов, дают возможность эффективно эксплуатировать сети, которые проводят агрессивные вещества под высокими показателями давлением.
При прокладке системы их стальных труб, чаще всего, используют диски из аналогичного материала. Это создает одинаковый уровень нагрузочного давления и служит подстраховкой от повреждений составных деталей после воздействий температурных скачков.
Такие повреждения характерны для швов на материалах, которые характеризуются неодинаковой проводимостью тепла. На стальные трубы ставят чугунные, алюминиевые, латунные и бронзовые фланцы. Но, бесспорным лидером среди вариантов для такой работы являются изделия их углеродистой стали. Причин для этого несколько, это:
Фланцевые соединения можно встретить в любой сфере. Большое разнообразие материалов для производства данных устройств дает возможность эффективно использовать любую магистраль.
Некоторые виды систем предусматривают наличие специального углубления под прокладки. Особенно тщательного контроля требуют фланцевые крепления в сети, транспортирующей газ. Здесь понадобятся фланцы, прошедшие детальную проверку на качество.
Особенности и характеристики
Главной характеристикой фланцевых креплений являются их конструктивные особенности. В России и в странах СНГ наиболее популярные следующие нормы:
Приспособления, которые относятся к этим трем основным группам, предназначены для стыка непосредственно для сети и оборудования. Условия установки любого из представленных механизмов разные.
Плоские приварные детали из стали. Во время монтажных мероприятий, такой элемент «насаживают» на трубу, а после этого его наваривают парой швов сварки вокруг нее.
Приварной встык механизм из стали. Монтаж этой стальной детали, если сравнить с первым вариантом, ставит в необходимость наличие только одного сварного шва — соединения.
При таких действиях скрепляется встык торцевая часть трубы и «воротничок» механизма для соединения. Такое в значительной степени упрощает процесс крепежа детали и уменьшает затраченное на монтаж время.
Свободная стальная конструкция на привариваемом кольце. Она включает в себя главную часть и кольцо, а они в свою очередь должны иметь одинаковый показатель условного объема и давления.
Если провести параллель с ранее указанными вариантами, то в этом механизме удобство установки находится на более высоком уровне, потому, что на трубы наваривается сам диск, а фланец оставляют в свободном расположении.
Благодаря этому, соединение болтовых отверстий на свободно расположенных деталях и на аналогичном механизме на арматуре выполняется без затруднений, даже в месте трудного доступа. Поворачивать трубу при данном соединении также не нужно.
К положительным моментам их использования относится то, что при подборе для трубы из нержавейки, можно поставить кольцо из нержавейки, а фланцевую конструкцию из углеродистой стали.
В мире применяют и другие классификации, например:
Переводятся эти стандарты в специальных таблицах, где есть четкое указание, какой стандарт определяет характеристики того или иного изделия.
Исполнения уплотнительной поверхности фланцев
Фланцы арматуры необходимо производить с уплотнительными поверхностями типа А, В, D, F, J, K, M. Остальные варианты уплотнительных поверхностей фланцев арматуры допускают только по требованию клиентов.
Фланцы изготавливают в соответствии к требованиям, которые обеспечивают выдержку геометрических габаритов и механических характеристик.
Например, плоские фланцы можно производить сварным путем, если при работе выдержанны условия проварки шва, это должно быть выполнено по всей протяженности сечения на устройстве. Уровень качества таких швов рекомендуют проверять ультразвуковым способом.
Как правило, способ изготовления определяет производитель, в том случае, когда заказчик дополнительно не обговорил это при заявке.
Круглые и квадратные виды
По видам конструкции данные характеризуют:
Технологические характеристики стальных фланцевых соединений на трубах имеют прямую связь к технологическим процессам и заготовкам, которые берут для работы.
По этим причинам, для показателей давления, которое не превышает величину в 40 кгс/см2 в соотношении к ГОСТ 12815-80 предусматривают не только механизмы круглой формы, но и виды в форме квадрата.
Давление, которое они в состоянии выдержать
Стальные изделия плоские привариваемые (ГОСТ 12820-80) и детали из стали свободные на привариваемом диске (ГОСТ 12822-80) переносят нагрузку до 25 кгс/см2. А варианты привариваемые встык (ГОСТ 12821-80) переносят влияние даже до 200 кгс/см2.
Величину в таких ситуациях показывают в разнообразных представлениях, это:
Но, выпуская товары этой линейки основной измеряющий параметр это кгс/см2.
Особенности монтажа
Ключевым моментом установки фланцевого крепления стала затяжка его стыков. Для достижения максимальной герметичности стальной конструкции, нужно брать в работу только те изделия, которые отличаются высокой точностью соединения.
Дальнейший ход работы следующий:
Момент подтяжки требует особого внимания, иначе герметичного соединения не создать. Уровень стягивания должен быть одинаково распределен по всему элементу. В период затяжки на болт влияет сила растягивания. И любое чрезмерное усилие способно оборвать резьбу или болт.
Для того, чтобы отрегулировать силу стяжки фланцевого соединения, применяются разнообразные техники:
Иногда используют стягивание фланцевого механизма от руки, но это под силу только только определенной категории людей. После крепления фланца (на протяжении первых суток) элемент может терять силу затяжки приблизительно на десять процентов. Через 48 часов после установки фланцевого механизма рекомендуют выполнить дополнительную протяжку.
Фланцевое соединение стальных труб является очень важным моментом. Подбирают фланцевые изделия в соответствии ко всем перечисленным выше характеристикам. В технической документации можно найти данные о том, какие из изделий лучше поставить в каждом конкретном случае.
Что такое арматура фланцевая с ручным приводом
Арматура фланцевая с ручным приводом — это вид трубопроводной арматуры, с помощью которой можно управлять потоком рабочей среды и регулировать его. Она монтируется 
с помощью фланцевого соединения. Это могут быть специальные болты или шпильки определенного диаметра под отверстие. Они обеспечивают надежное и прочное примыкание запорной арматуры к трубопроводу.
Ручное управление подразумевает передачу усилия на рукоятку с целью перекрыть поток. Чтобы сделать это правильно, необходимо следить за показателями приборов или ориентироваться по ситуации. Управлять механизмом необходимо непосредственно на месте установки. Это является небольшим недостатком для труднодоступных мест.
Фланцевое соединение используют в технологических системах, где необходима постоянная чистка и разборка труб. Особенно выгодно такое соединение в аварийных случаях, так как есть возможность оперативно провести ремонт участка системы.
Фланцевое соединение применяется в трубопроводных системах различного назначения. Такую арматуру следует подбирать исходя из следующих параметров:
● материал изготовления. В зависимости от свойств потока внутри трубопровода, это может быть нержавеющая, легированная или углеродистая сталь;
● условный проход;
● форма фланцев;
● давление;
● герметичность.
Фланцы могут выдерживать определенное давление и герметичность конструкции, поэтому перед покупкой необходимо уточнить эти два параметра. Если вы сомневаетесь, то можно ознакомиться с дополнительной информацией в нашем каталоге.
Какая бывает арматура фланцевая
Арматура фланцевая с ручным приводом может играть роль запорной арматуры, то есть полностью перекрывать поток рабочей среды. Также ее устанавливают на трубопроводы в качестве регулирующей арматуры, которая будет контролировать количество пропускаемого потока в систему.
Арматура фланцевая с ручным приводом изготавливается следующего вида:
● задвижки;
● дисковые поворотные затворы;
● обратные клапаны;
● краны шаровые.
Благодаря конструктивному разнообразию и материалу изготовления, арматура фланцевая с ручным приводом работает в агрессивных средах, на промышленных и бытовых трубопроводах, газопроводах и теплотрассах. Область применения достаточно большая и ее можно смонтировать на трубопроводах:
● газовой;
● нефтяной;
● металлургической;
● судовой;
● пароводяной промышленности.
Преимущества фланцевой арматуры
Хотя арматуру фланцевую с ручным приводом не стоит монтировать на труднодоступных трубопроводах, такое соединение обладает рядом преимуществ. К примеру, такую деталь можно легко и быстро разбирать и собирать для чистки и технического обслуживания трубопровода. Также, данный узел можно монтировать на взрывоопасных участках, где сварка запрещена.
К недостаткам можно отнести трудоемкий процесс установки, относительно большая цена детали. Фланцевое соединение плохо переносит перепады давления и температуры, что может ослабить натяжку фланцев.
Арматура фланцевая что это такое
В этой статье подробно описываются переменные, влияющие на надежность фланцевой арматуры, материалы ее изготовления, описываются способы выбора фланцев и принятые методы для использования и установки. Подробно рассмотрена классификация фланцевых соединений.
Арматура фланцевая позволяет осуществить сборку и обслуживание компонентов системы без необходимости резки и сварки труб. Она играет важную роль в системах трубопроводов. Однако структурная целостность и герметичность водопроводных систем имеет самый слабый элемент, который часто представляет собой фланцевое соединение между различными клапанами и фитингами.
Тем не менее, поскольку системы трубопроводов подвержены многим типам нагрузок и состоят из множества материалов, понимание и прогнозирование рейтинга и производительности этих фланцевых соединений затруднено. Это еще больше осложняется тем, что различные уплотнительные механизмы, такие как прокладки, уплотнительные кольца и механические уплотнения могут существенно повлиять на рабочие характеристики соединений.
Содержание
Геометрия фланцев
Арматура фланцевая представляет собой конструктивные элементы системы трубопроводов, которые выдерживают нагрузки на трубу, связанные с этой системой, поскольку элемент представляет собой жесткий или сдержанный шарнир. Фланцевое соединение не будет скользить или поворачиваться, и оно должно выдерживать внутренние усилия давления без какого-либо внешнего ограничения. Некоторые нажимные и механические соединения устройств, которые часто используются под землей, не сдерживаются. Это важное различие, которое влияет на опоры, якоря и блоки тяги, необходимые для многих систем.
Базовая арматура на большинстве клапанов и фитингов водопроводных труб, состоит из круглого кольца или фланца, приваренного к литому корпусу и трубе, или отлитого от него. Основные размеры фланца состоят из:
Образец болта в клапанах и фитингах обычно опускается по вертикальной осевой линии. Фланцы двух фитингов соединяются вместе и герметизируются упругой прокладкой, которая плотно сжимается болтами, расположенными в круге, концентричном с наружным диаметром трубы. Чтобы получить герметичное уплотнение, болты должны выдерживать гидростатическое торцевое усилие трубы и сжимать прокладку до кратного максимального давления в системе.
Фланцевая арматура клапана с восемью отверстиями для фланцев с резьбой. Из-за формы корпуса некоторой арматуры фланцы клапанов часто содержат резьбовые отверстия вместо сквозных отверстий, что влияет на выбор болтов. Для эксцентрикового штепсельного клапана номинального размера трубы, требуется четыре резьбовых отверстия сверху и четыре резьбовых отверстия на нижней части фланца, поскольку гайки за фланцем будут мешать основной части корпуса клапана.
Типы фланцевой арматуры
Арматура должна быть достаточно прочной, чтобы передавать нагрузки на трубу, силы давления и прокладки с болтов на соединительную трубу, фитинг или клапан. Когда труба находится под напряжением внутри, гидростатические силы стремятся растянуть трубку и вытащить фланцы. Болты должны поддерживать контакт между сопрягаемыми фланцами и прокладками без чрезмерного растяжения.
Для поглощения этих нагрузок арматура имеет несколько типов фланцевых форм. Простейшим является кольцевой фланец, который состоит из плоской пластины с равномерной толщиной.
Фланец ступицы подобен кольцевому, но имеет дополнительный материал на основании корпуса, так что нагрузки распределяются более равномерно по трубе или фитингу. Кольцевая и втулочная арматура может быть прикреплена к трубе сваркой или резьбой.
Стальные фланцы высокого давления часто имеют увеличенную поверхность и наклонную втулку, которая оптимизирует соотношение прочности к весу арматуры. Они прикреплены к трубе с помощью стыковой сварки. Приподнятая часть фланца фокусирует нагрузку болта на меньшую площадь прокладки, что улучшает характеристики прокладки.
Материалы фланцевой арматуры
Оценки давления арматуры основаны на их материале конструкции. Это имеет смысл, потому что сталь может быть в два раза прочнее серого чугуна. Однако, чтобы понять, как прочность материала влияет на качество арматуры, важно понять фундаментальные механические свойства металлов.
Например, механические свойства серого чугуна и ковкого чугуна сильно отличаются, несмотря на то, что они оба являются сплавами железа. Для изготовления литой фланцевой арматуры ломаное железо расплавляется и объединяется с другими элементами, такими как углерод и кремний, для получения уникальных свойств. Когда серое железо затвердевает, его зерновая структура включает графит (углерод) в виде хлопьев. Эти хлопья придают серому железу прочность и твердость, но в то же время делают металл хрупким. Тем не менее, серое железо широко используется в фитингах и многих других продуктах, потому что структура графита поглощает шум и обладает хорошей устойчивостью к износу.
Напротив, когда литой чугун отливают, расплавленный металл обрабатывают магнием, что заставляет графит затвердевать в узлах. Форма дает высокую вязкость железу и более высокую хрупкость. Такие материалы, как ковкий чугун, склонны значительно отклоняться перед их разрушением. Эта тенденция, которая похожа на то, что происходит с резиновой лентой, называется пластичностью. Так как ковкий чугун может изгибаться, как сталь, он также обладает способностью поглощать удары, что помогает сократить разрывы в линиях водоснабжения. Это показывает, как знание материалов и их механических свойств позволяет инженерам создавать безопасные и предсказуемые конструкции арматуры для использования в различных отраслях.
Стандарты и классы фланцевой арматуры
Чтобы позволить компонентам внутри систем быть взаимозаменяемыми, инженеры разработали стандартные размеры для болтов и фланцевой арматуры для различных размеров труб и диапазонов давлений.
Соблюдение этих стандартов является добровольным, но их применение обеспечивает безопасность при указанных давлениях и температурах, а также равномерность, так что фланцевые клапаны и фитинги разных производителей могут быть взаимозаменяемы.
Стандарты обеспечивают размеры для различной фланцевой арматуры. Учитывая эти аспекты, организации по разработке стандартов устанавливают оценки давления для фитингов на основе материалов, из которых они изготовлены, и температуры, при которых они используются. Классы 125, 250, 300 и другие вызывают значительную путаницу в промышленности. Это связано с тем, что классы часто интерпретируются как номинальные давления для фланцевой арматуры.
Вместо этого эти классы являются «обозначениями», которые обычно представляют собой давление и температуру насыщенного пара:
Когда температура повышается, номинальное давление снижается и наоборот. Необходимо использовать расчетные таблицы соответствующих стандартов, чтобы применить фланцевую арматуру к системе трубопроводов.
Во всех случаях, когда максимальная температура увеличивается, уровень давления фланца снижается. Металлы слабее при высоких температурах.
В большинстве случаев параметры давления не соответствуют обозначению класса арматуры при температуре 100 ° F (38 ° C).
Размеры фланцевой арматуры
Даже если каждый размер фланца и класс давления имеют точное значение, размеры арматуры обозначаются размером трубы, который выражается диаметром. Часто предполагается, что диаметр означает размер в миллиметрах трубы, но технически значение представляет собой безразмерное число, относящееся к эталонному номинальному диаметру (DN), используемому в международных стандартах.
Каждый стандарт фланцевой арматуры имеет ограниченный диапазон размеров для определенных условий системы трубопровода.
Арматура класса 125, 150, B, D и E имеет одинаковую форму болта и может соединяться вместе. То же самое относится к классам 250, 300 и класса F.
Арматура класса 125/150 является наиболее распространенной в водопроводной промышленности. В некоторых проектах указаны железные клапаны с фланцами 250/300, специально просверленные для сопряжения с образцом болта класса 125/150. Это делается для того, чтобы клапан мог иметь такой же номинал давления, что и стальной сопрягаемый фланец. Однако делать так нецелесообразно, поскольку он добавляет лишний вес к клапану и непригляден, когда диаметры арматуры не совпадают в трубопроводе. Лучшей практикой является определение фланца клапана класса 125/150 в ковкий чугун, который будет иметь рейтинг давления, аналогичный стальному монтажному фланцу.
Вывод
Фланцевая арматура является важным компонентом систем трубопроводов и поставляется как производителями клапанов, так и труб во многих конфигурациях. Полное знание дизайна и применимых стандартов имеет важное значение для успешной реализации системы трубопроводов.
В водопроводной промышленности фланцы клапанов и трубопроводов предусмотрены во многих альтернативных материалах и противоречивых обозначениях класса давления. Во избежание серьезных проблем конструкции и ненужных затрат требуется тщательное знание показателей фланцевой арматуры и спецификация фланцевых систем, которые отвечают требуемым требованиям к давлению и температуре системы трубопроводов.
Что такое трубопроводная арматура?
Ни одна труба на земле не может работать без арматуры. И речь не о каркасе для усиления бетона в ответственных конструкциях. Речь об устройстве, «на плечах» которого лежит управление потоками рабочей среды. Что такое трубопроводная арматура? Какая она бывает, и куда ее устанавливают? Обо всем по порядку.
Классификация
Трубопроводный транспорт – лидер, среди остальных колесных и без колесных транспортных средств, по перевозке грузов. Развернутая длина всех российских магистралей составляет более 250 тысяч километров.
Для управления таким народным достоянием нужны специальные технические средства, коими и является трубопроводная арматура. Она бывает 3 видов:
Рабочая среда – жидкость, газ, пульпа или другое вещество, текущее по трубе.
К лабораторной арматуре относятся устройства, которые работают в ограниченных условиях без воздействия давления и высокой температуры. Всяческие бобышки, трубки, защитные оправы, нужные для выполнения точных замеров, отбора проб и других лабораторных манипуляций.
К промышленной арматуре относятся устройства, которые управляют рабочей средой. Под управлением понимается:
Регулировка среды в трубе подразумевает контроль и изменение (при необходимости) основных ее параметров (давление, температура).
Арматура делится на общепромышленную и специальную. Для каждой отрасли выпускается своя, особая трубопроводная арматура, с определенными параметрами и конструкцией. Такие устройства нужны:
По «просьбам всех нуждающихся», заводы арматуростроения выпускают специфическую продукцию, выполняющую конкретную задачу.
Применение
Трубопроводная арматура используется в магистралях, котлах, емкостях и других устройствах промышленного назначения. Нужна для регулировки/управления жидкими и газообразными средами, такими как:
Для каждой отрасли народного хозяйства, выпускаются специфические устройства, имеющие индивидуальные эксплуатационные и технические параметры. К примеру, для судостроения применяется арматура, имеющая относительно компактные габаритные размеры, обусловленные стесненными условиями. А вот для химической промышленности основной фактор – работа устройства в агрессивных средах.
Виды промышленной арматуры
Видовая классификация нужна для четкого разграничения характера работы и выполняемых функций. В соответствии с этим, различают следующие подгруппы трубопроводной арматуры.
1. Запорная (на рисунке А). Полностью отключает поток газа или жидкости. Ставится на границах участков трубопровода, перед емкостями, котлами и другими агрегатами.
2. Обратная (Б). Не дает веществу течь в другую сторону. Защищает агрегаты, насосы и станции от неблагоприятных последствий обратного тока.
3. Предохранительная (В). Защищает агрегаты и узлы, работающие под давлением. Не допускает превышения основных параметров рабочей среды, сбрасывая излишки в окружающую среду.
4. Регулирующая (Г). Служит для регулировки основных параметров, изменяя скорость подачи, напор, давление посредством изменения расхода.
5. Отключающая (Д). Перекрывает поток вещества при превышении основных параметров.
Также существуют комбинированные модели трубопроводной арматуры, которые совмещают сразу несколько функций.
Рис.2 Виды промышленной арматуры
По принципу воздействия на рабочий орган, который выполняет ту, или иную функцию регулировки, арматура бывает управляемой и автономной.
Автономность в общем понимании – характеристика системы, поведение которой не зависит от внешних факторов, а определяется ее внутренними основаниями. Применительно к арматуре – автоматическое действие от рабочей среды.
К автономной арматуре относится:
К управляемой – запорная и регулирующая. Последняя может предусматривать и автоматическое срабатывание от вещества. Для этого в ней устанавливается чувствительный датчик, который «решает» когда нужно вмешаться.
По объему поставляемых устройств на предприятия, в ведении которых находятся трубопроводные системы и магистрали, 1 и 2 место занимают запорная и обратная арматура. По конструкции эти виды являются самыми простыми и надежными.
Привод
Трубопроводная арматура выпускается с 3 типами приводных механизмов:
Ручной привод выполняется в виде штурвала, рукоятки или вентиля, и зависит от типа и размера устройства. Для управления такой арматурой необходимо непосредственное участие человека.
Механический привод представлен редуктором, работающим от непосредственного воздействия персонала, а также автоматическим устройством, действующим от управляющей среды.
Управляющая среда – энергия, которая воздействует на привод, приводящий затвор в движение.
Затвор – основная деталь арматуры, непосредственно с помощью, которой устройство выполняет свое назначение.
Дистанционный привод бывает 2 типов.
1. Ручной – затвор перемещается при помощи воздействия человека на привод, расположенный удаленно от арматуры. Соединения привода с устройством в этом случае происходит посредством передачи (цепи/тросы, валы, подшипники, шестерни).
2. Автоматический. В системе присутствует командная среда, которая передается из единого диспетчерского пункта на автоматическое устройство, установленное на арматуре.
Командная среда – сигнал, приводящий в действие автоматический привод.
Познакомимся с каждым типом приводов предметно.
Ручной
При комплектации трубопроводной арматуры ручным приводным механизмом, затвор приводится в движение с помощью штурвала (маховика).
Рис.3 Варианты исполнения ручного привода
На рисунке 3 видно, что конструкции ручных механизмов отличаются. К примеру, на задвижке установлен массивный штурвал, с помощью которого можно перевести затвор в нижнее или верхнее положение, приведя в движение гайку и шпиндель. На кране и дисковом затворе имеются рукоятки, воздействуя на которые, их запорные органы перекрываются.
Выбор типа привода зависит от габаритов арматуры, принципа передачи усилия от рукоятки и характера движения затвора. На задвижке передача усилия происходит через резьбовое соединение гайки и шпинделя, а запорный орган движется перпендикулярно потоку рабочей среды от штурвала.
А вот на кране и затворе усилие передается непосредственно от рукоятки. Запорные органы здесь расположены по-другому:
Чем больше диаметр проходной части арматуры, тем больше гидравлическое сопротивление, оказываемое на затвор. Отсюда вытекает необходимое усилие, которое надо приложить человеку, чтобы перекрыть трубу. При больших показателях гидравлического сопротивления, перевести затвор в положение «закрыто» ручным приводом очень трудно.
Механический
Приводы данного типа бывают с исполнительным механизмом в виде понижающего передачу редуктора и автоматического устройства.
Рис. 4 Варианты исполнения механического привода
Кроме изображенных на рисунке 4 типов механических приводов, существуют электромагнитные и гидроприводы.
Механический редуктор играет роль понижающего обороты устройства. Достоинством данного вида является возможность работать на арматуре большого диаметра без затрат на управляющую среду (энергия). Но есть и недостаток: за счет облегчения требуемой нагрузки на штурвал, возрастает количество оборотов для полного перекрытия потока. А это влечет за собой потери времени.
Принцип работы электропривода аналогичен механическому редуктору, за исключением наличия двигателя. Он воздействует на шпиндель, открывая и закрывая затвор за считаные секунды. Для снижения требуемой мощности электродвигателя, дополнительно устанавливается понижающий редуктор. Но так как на стандартном 220 В аппарате, со стандартной частотой тока в 50 ГЦ количество оборотов на валу достигает 3000, понижающий редуктор здесь необходим.
Принцип действия пневматического и гидроприводов похож, за исключением управляющей среды. В первом случае шток приводится в движение за счет давления воздуха, во втором – воды.
Шток – подвижная деталь без резьбы, передающая усилие от привода на затвор.
Установка пневматического и гидроприводов осуществляется на отсечную арматуру, от которой требуется моментальное срабатывание.
Дистанционный
Этот тип привода необходим для ускорения работы магистрали, а также при установке арматуры в местах, получить быстрый доступ к которым невозможно.
При обслуживании многотысячных километражей нефте-газопроводов, проходящих через «реки и океаны», установка дистанционного привода – вынужденная необходимость.
Рис. 5 Дистанционный привод
На рисунке 5 слева изображена схема ручного дистанционного привода. При помощи маховика (1), оператор передает крутящий момент на цепную передачу (4). Через систему цепей (валов) и поворотных редукторов (3), крутящий момент передается на штурвал арматуры (5), который, в свою очередь, сообщает движение затвору, перекрывая поток.
Такая система применяется в случаях установки трубопроводной арматуры в стесненных местах (технологические люки, загроможденные трубами отсеки, производственные помещения и др.)
На рисунке справа изображен пульт управления арматурой. Распоряжение приводом в этом случае осуществляется удаленно, из кабинета диспетчера. На пульт выведены кнопки открытия/закрытия затвора, лампочки сигнализации неисправности.
Дополнительно установлены блокировочные рукоятки, при включении которых управление приводом кнопками открытия/закрытия невозможно. Эта мера безопасности используется при проведении работ на магистрали, которые сопровождаются разгерметизацией системы. Рукоятка блокировки исключает человеческий фактор, который зачастую является причиной аварий на производстве.
Автономные приводы
Приводные механизмы такого типа применяются на отсечной, обратной, защитной и предохранительной арматуре. Автономный привод может быть исполнен в виде:
Принцип действия автономного привода такой: при достижении определенных параметров рабочей среды и под ее воздействием, арматура автоматически срабатывает. Например:
Действие данного привода происходит от воздействия среды на рабочий орган арматуры без человеческого или иного (энергия) вмешательства.
Типы арматуры
Проще всего понять, что такое трубопроводная арматура, ознакомившись с ее типами. А вот такие трубопроводные изделия используются на современных магистралях:
Каждый тип имеет индивидуальную конструкцию, типоразмер, принцип действия, привод, способ герметизации, и другие особенности.
Рис. 6 Типы арматуры
Материал корпусных деталей и запорных органов зависит от рабочей среды (ее основных параметров), для которой предназначен тот или иной тип арматуры.
Тип затвора
Различают несколько типов затворов:
Первые 3 типа затворов устанавливаются на задвижках. Вне зависимости от вида затвора, его перемещение происходит перпендикулярно току среды. Для обеспечения определенной степени герметичности, уплотнительные поверхности задвижки изготавливаются из разных материалов.
Уплотнительная поверхность – контактная часть диска (клина) и кольца корпуса, которая обеспечивает заданную степень герметичности.
Герметичность – свойство арматуры препятствовать распространению среды в разделяемых патрубках (полостях).
Рис. 7 Клиновой затвор
Задвижка, имеющая листовой затвор, называется шиберная.
Клин от диска отличается взаимным расположением уплотнителя. Соответственно, у клина они расположены под углом друг к другу, а у диска – параллельно.
Конструкция клинового затвора может быть:
При жестком исполнении, клин плотно входит в предусмотренное седло корпуса.
Седло – выемка в нижней части корпуса задвижки, в которой установлены уплотнительные кольца, которые могут быть литыми или запрессованными с натягом.
Упругая конструкция позволяет дискам взаимно устанавливаться в седло. Если в затворе присутствуют неточности обработки уплотнителей, упругая сердцевина позволяет сгладить этот недостаток.
Аналогичным образом работает составной клин, выполненный из двух дисков. Подвижность упругой и составной конструкции снижает качественные требования обработки (шабрения) уплотнительных поверхностей.
Шабрение – процесс обработки уплотнительных поверхностей, для придания им точной взаимной геометрии.
Для особо ответственных трубопроводов, транспортирующих опасные химические вещества, проводят прецизионную электромеханическую обработку уплотнителей. Такие затворы имеют высокий класс герметичности.
Тарельчатый
Такой тип затворов устанавливается на клапанах (вентилях). В отличие от запорного органа задвижки, тарельчатый затвор перемещается параллельно току среды.
Тарельчатый затвор долговечнее, нежели клиновый. Дело в характере движения. Если в задвижке клин перемещается по уплотнительным поверхностям колец в корпусе, то у тарелки это движение отсутствует. Из-за отсутствия трения уплотнителей, тарельчатый затвор дольше сохраняет свои геометрические параметры и заявленный класс герметичности.
Рис.8 Тарельчатый затвор
Клапаны используют для трубопроводов сравнительно небольшого диаметра (до 250-300 мм). Это обусловлено большим, нежели у задвижки, гидравлическим сопротивлением на тарелку.
Мембранный и шланговый
Мембранный клапан представляет конструкцию, запорный орган которой сделан из упругой резины, усиленной металлическими пластинами или другим упругим материалом.
Шланговый затвор выполнен вставками в проходное отверстие армированной резиновой трубки, с высокой степенью упругости. Перекрытие тока происходит за счет сжимания этой трубки посредством внешнего механического воздействия.
Мембранная и шланговая арматура используется на трубопроводах химической промышленности. Эластичная резина выполнена из агрессивно стойких материалов.
Клапаны используют для трубопроводов сравнительно небольшого диаметра (до 250-300 мм). Это обусловлено большим, нежели у задвижки, гидравлическим сопротивлением на тарелку.
Кроме перечисленных типов затворов существуют также шаровые, конусные и цилиндрические.
Класс герметичности арматуры
Этот параметр определяется после изготовления каждого конкретного устройства, опытным путем на специальном оборудовании. Регламентируется эта процедура ГОСТом 9544.
В соответствии с нормативом, затворы классифицируются по классам от А (без утечек) до G. Устройства, предназначенные для эксплуатации на ответственных объектах, соответствует классам А, АА, В, С.
Таблица 1 Нормы герметичности
Q – обозначает количество утечки (объем, измеряемый в кубических мм за секунду).
Конструктивные особенности
К основным конструктивным особенностям трубопроводной арматуры относятся:
Разберем каждый параметр подробно.
Конструкция корпуса
Обыкновенная, прямолинейная арматура называется проходной. В таком устройстве центры присоединительных патрубков находятся на одной линии.
По диаметру протока арматура может быть полнопроходной и неполнопроходной. Например, если в паспорте указан диаметр условного прохода 300мм, то для неполнопроходного устройства внутренний диаметр будет равен 250мм. Для полнопроходной внутренний диаметр, соответственно, равняется 300мм.
Под внутренним диаметром понимается размер проходного сечения седел корпуса.
Не во всех полнопроходных устройствах внутренний диаметр равен заявленным параметрам в паспорте. К примеру, для задвижки, диаметром условного прохода 350мм, размер проходного сечения может быть равен от 331мм до 350мм. Такие параметры полнопроходных задвижек регламентируются стандартами арматуростроения. Данный диапазон сечения находится в допуске.
Конструкция патрубков
Патрубками называются входное и выходное отверстие арматуры. Для герметичного присоединения устройства к трубопроводу, способ крепления должен отвечать стандартам.
А вот какими способами патрубки соединяются с трубопроводом.
1. Фланец. Имеет форму диска с проточками и отверстиями для крепления болтами.
2. Цапковая гайка. Имеет внутреннюю резьбу с одной стороны, а с другой, отверстие под внутренний штуцер с клыками.
3. Муфта. Имеет внутреннюю резьбу на каждом патрубке.
4. Штуцер. Обыкновенная гладкая или ребристая трубка меньшего диаметра, нежели проходное отверстие.
5. Соединение под приварку. Патрубок имеет специальную разделку кромки для выполнения сварочных работ.
На промышленных трубопроводах самым распространенным способом крепления является соединение фланцем и под приварку. Эти два типа крепления выдерживают самые большие нагрузки, имеют отличные показатели герметичности, надежности и долговечности.
Штуцер используют для присоединения шлангов к вентилям. Для улучшения герметичности соединения используется хомут.
Муфты чаще всего встречаются на сантехнической арматуре. А вот цапковый способ имеет ограниченную сферу применения. Его устанавливают на пожарные гидранты, краны и рукава.
Формообразование
По способу формообразования корпуса, арматура бывает:
Для соединения корпусных деталей арматуры применяется электродуговая сварка. На технологических линиях заводов-изготовителей устанавливаются специальные станки, снабженные компьютерным управлением (ЧПУ).
Штамповка корпусных деталей происходит под мощными прессами. Для этого разогретую болванку помещают в форму. Под воздействием нагрузки от пресса, болванка получает требуемые параметры.
Выбор того или иного способа формообразования зависит от марки металла.
Металл для корпусных деталей
Трубопроводная арматура изготавливается из:
Арматуру, применяемую в трубопроводах коммунальных систем, обычно делают из чугуна GGG40 или 50. Это серый шаровидный чугун. Кроме этого сплава в арматуростроении применяются ковкие и высокопрочные чугуны. Различные добавки в сплав обеспечивают арматуре:
Из чугуна делают отливки корпусов, штурвалов и затворов.
Стали
Сталь обладает лучшими (нежели чугун) прочностными характеристиками. Так как сталь пластична, ее используют для изготовления ответственных конструкций, работающих под высоким давлением.
Пластичность – характеристика металла, которая выражается в способности выравнивать силовые напряжения, вызванные внешним воздействием (давлением рабочей среды).
Для изготовления корпусных деталей используют углеродистую сталь, марки 25Л или 35Л.
Затворы, контактирующие с рабочей средой, делают из легированных сплавов с добавлением титана, никеля и хрома. Благодаря антикоррозионным свойствам этих добавок, уплотнители получают отличную сопротивляемость коррозии, механическим воздействиям и усталости.
Цветные металлы
Так как латунь имеет отличные антифрикционные свойства (устойчивость к истиранию), она используется при изготовлении подвижных деталей (например, ходовой гайки).
Титан служит добавкой в легированных сталях, которые применяют для наплавок уплотнительных поверхностей.
Способ герметизации
Так как в трубопроводной арматуре присутствуют подвижные части, а система работает в условиях повышенных давлений и температур, необходимо устройство, которое ограничит рабочую среду от окружающей.
Для этого используются:
Устройство сальника представляет специальную камеру, через которую проходит подвижная часть (шпиндели или шток). Для предотвращения выхода рабочей среды, в сальниковой камере предусмотрен паз для укладки уплотнителя. В качестве последнего используется:
Для конкретной сферы эксплуатации арматуры, набивка дополнительно армируется и пропитывается. К примеру, паронит имеет 4 исполнения, приведенные в таблице 2.
Терморасширенный графит (или сокращенно – ТРГ) также имеет несколько модификаций.
В качестве армирующего вещества ТРГ используется:
Сильфон представляет собой длинную металлическую гофрированную трубку, внутрь которой входит шток. Гофра выдерживает значительные механические, температурные воздействия и изгибы. В основном, сильфон используют в криогенной арматуре.
Мембрана применяется при невысоких показателях давления и температуры среды. Некоторые типы арматуры имеют затвор, одновременно выполняющий роль мембраны.
В шланговой арматуре (рис. 9) герметичность системы производится за счет наличия в проходном отверстии резинового шланга. Дополнительные приспособления здесь не нужны.
Давление номинальное, рабочее и пробное
Во всех нормативных документах обозначается PN и измеряется МПа (мега Паскали). На сайтах российский производителей трубопроводной арматуры чаще всего обозначается Ру с единицей измерения в атм.
Соотносятся МПа с атм. так:
Номинальным называется максимальное давление, при котором возможна нормальная эксплуатация арматуры при температуре транспортируемого вещества 20 0 С. В таком режиме корпусные детали не подвергаются деформации, а само устройство гарантированно отслужит свой полный ресурс.
PN отражает наибольшее давление при температуре вещества только 20 0 С. Это означает, что при больших температурах, максимальное давление снижается.
Соотношение максимального давления от температуры можно посмотреть в таблице, приведенной ниже.
Таблица 3 Зависимость температуры от давления
Рабочее давление – это максимальное давление в трубе, при заданной температуре.
Температура и давление
Два основных параметра, по которым классифицируется трубопроводная арматура – это температура и давление рабочей среды.
По температурным диапазонам работы, трубопроводная арматура бывает:
По максимальному давлению в системе, арматура подразделяется для:
Группа температуры и давления зависит от металла, из которого изготовлена арматура. Для чугуна показатели ниже, чем для сплавов из углеродистой и легированной стали.