Трубопроводная арматура

Трубопроводной арматурой называют устройства, монтируемые на трубопроводах, котлах, аппаратах, агрегатах, емкостях и других установках, предназначенные для управления потоками сред путем отключения трубопроводов или их участков, агрегатов, аппаратов и т. п., распределения потоков по требуемым направлениям, регулирования различных параметров среды (давления, расхода, состава, температуры и т. п.), выпуска среды по требуемому направлению и т. д.

Управление потоком производится путем изменения проходного сечения в рабочем органе арматуры.

Классификация трубопроводной арматуры:

Трубопроводную арматуру можно разделить на:

• промышленную;
• сантехническую
• лабораторную.

Промышленная арматура может быть общего назначения и специальной — для особых условий работы. Арматурой общего назначения называется арматура, используемая в различных отраслях народного хозяйства.

По области применения арматуру подразделяют на:

• пароводяную;
• газовую;
• нефтяную;
• энергетическую;
• химическую;
• судовую;
• резервуарную.

Подавляющее количество конструкций арматуры устанавливается на трубопроводах, и значительно меньшая часть монтируется непосредственно на котлах, аппаратах, установках, агрегатах и пр.

По принципу управления и действия арматура может быть управляемой и автоматически действующей (автономной). Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выполняется по соответствующим командам в моменты, определяемые рабочими условиями, обстановкой или приборами.

Управляемая арматура подразделяется на арматуру с ручным приводом, с механическим (электрическим, пневматическим, гидравлическим, электромагнитным) приводом и арматуру под дистанционно расположенный привод. 

• Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика (или рукоятки), насаженного на шпиндель или ходовую гайку непосредственно либо передающего движение через редуктор. Приводная арматура снабжена приводом, установленным непосредственно на ней и действующим от постороннего источника энергии или при помощи энергии рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу.
• Приводная арматура может быть снабжена электроприводом, электромагнитным приводом, электрическим исполнительным механизмом, мембранным, поршневым или сильфонным пневмо- или гидроприводом.
• Арматура под дистанционно расположенный привод управляется приводом (механическим или ручным), который устанавливается отдельно от арматуры и соединяется с ней передачей, состоящей из валов, подшипников, зубчатых колес или тросов.
• Автоматически действующей, или автономной, называется арматура, управление и рабочий цикл которой совершается только действием рабочей среды без каких-либо посторонних источников энергии. Автоматически действующая (автономная) арматура (обратные клапаны, предохранительные и перепускные клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня, конденсатоотводчики) срабатывает под действием сил, создаваемых давлением самой рабочей средой.

По функциональному назначению арматура подразделяется на следующие основные классы:

• Запорная;
• Регулирующая;
• Распределительная;
• Предохранительная;
• Защитная;
• Фазоразделительная;

Запорная арматура предназначена для перекрытия потока среды. Она имеет наиболее широкое применение и по количеству применяемых единиц составляет обычно около 80% всего количества применяемых изделий. К запорной арматуре относят и пробно-спускную или контрольно-спускную арматуру, используемую для проверки уровня жидкой среды в емкостях, отбора проб, выпуска воздуха из верхних полостей, дренажа и т. д.

Регулирующая арматура предназначена для регулирования параметров рабочей среды (давления, температуры и т. п.) посредством изменения ее расхода. В состав регулирующей арматуры входят регулирующие клапаны, регуляторы давления и регуляторы уровня, регулирующие вентили. К регулирующей арматуре относится и дроссельная (дросселирующая) арматура, предназначенная для значительного снижения давления среды и работающая в условиях больших перепадов давления.

Распределительная арматура предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям.

Предохранительная арматура предназначена для предотвращения аварийною повышения давления в обслуживаемой системе или объекте путем автоматического выпуска избыточного количества среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства и мембранные разрывные устройства.

Защитная (отсечная) арматура предназначена для защиты оборудования от аварийных изменений параметра среды (давления, направления потока) путем отключения обслуживаемой линии или участка. К защитной арматуре относятся быстродействующие отсечные клапаны, задвижки и краны, обратные клапаны и отключающие устройства.

Различие между предохранительной и защитной арматурой заключается в том, что при возникновении аварийного состояния параметра среды предохранительная арматура открывается для выпуска среды, а защитная закрывается, отсекая защищаемый участок от остальной части трубопровода.

Фазоразделительная арматура служит для автоматического разделения различных фаз рабочей среды (воды и пара). Представителями фазоразделителькои арматуры являются конденсатоотводчики, предназначенные для автоматического вывода из обслуживаемого объекта (системы, установки, аппарата, агрегата) конденсата, образующегося в теплопотребляющих установках или, например, при перегреве паропровода. К фазоразделительной арматуре условно относят также воздухоотводчики (вантузы) и маслоотделители.

Помимо основных классов арматуры можно выделить следующие промежуточные: запорно-регулирующая, смесительная, пробно-спускная.

По материалу корпусных деталей арматура подразделяется на:

• стальную (из углеродистой стали);
• из коррозионностойкой стали;
• титана;
• чугунную (из серого чугуна);
• из ковкого чугуна;
• цветных металлов;
• пластмасс;
• из керамики (фарфор).

Выделяют арматуру чугунную с защитным коррозионно-стойким покрытием (резина, пластмасса, эмаль).

По конструкции корпуса арматура подразделяется на проходную и угловую. В проходной арматуре среда не изменяет направления своего движения на выходе по сравнению с направлением на входе, в угловой направление изменяется обычно на 90°. Проходная арматура обычно устанавливается на прямолинейных участках трубопровода, угловая — в местах его поворота.

В зависимости от конструкции присоединительных патрубков, арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и под приварку.

Фланцевая арматура имеет фланцевые присоединительные патрубки, муфтовая — муфтовые присоединительные патрубки с внутренней резьбой. Арматура для канализационных сетей может иметь муфтовые патрубки без резьбы (раструбы). В этом случае зазоры, образовавшиеся при соединении патрубков, уплотняются соответствующим материалом (цемент, резина). Цапковая и штуцерная арматура имеют соответственно цапковые или штуцерные присоединительные патрубки с наружной резьбой. Арматура под приварку имеет присоединительные патрубки, предусмотренные для приварки к трубопроводу.

Управление арматурой осуществляется с использованием деталей (шпинделей, штоков), образующих подвижное соединение в крышке или корпусе.

Это подвижное соединение должно быть герметизировано по отношению к внешней среде. В зависимости от способа герметизации арматура подразделяется на сальниковую, сильфонную, мембранную и шланговую.

Сальниковой называется арматура, в которой герметичность сопряжения подвижной детали с неподвижной в крышке или корпусе по отношению к внешней среде обеспечивается сальниковым устройством.

В сильфонной арматуре герметичность подвижного сопряжения по отношению к внешней среде обеспечивается сильфоном. Некоторые конструкции арматуры могут иметь дублирующий сальник с целью повышения надежности и безопасности работы.

Мембранной называется арматура, в которой герметичность подвижного сопряжения по отношению к внешней среде обеспечивается мембраной. В некоторых конструкциях мембрана является одновременно и затвором. Такая арматура получила название диафрагмовой, что, однако, нельзя считать обоснованным, поскольку в технике (например, в гидравлике, оптике, автомотостроении и т. д.) диафрагмой называется перемычка в виде стенки с отверстием.

В шланговой арматуре регулирование и отключение потока среды осуществляется пережатием эластичного шланга. Шланг обеспечивает герметичность всей внутренней полости арматуры по отношению к внешней среде.

В зависимости от характера воздействия на арматуру различают:

• рабочую среду (рабочее давление), транспортируемую по трубопроводу, обслуживаемому арматурой;
• командную среду (командное давление), используемую для передачи командных сигналов, необходимых для управления приводами арматуры;
• управляющую среду (управляющее давление), применяемую как источник энергии в пневмо- и гидроприводах арматуры;
• окружающую среду (окружающее давление), или внешнюю среду (внешнее давление).

Управление потоком рабочей среды в арматуре осуществляется с помощью рабочего органа (запорного, регулирующего, смесительного или распределительного), состоящего из затвора и седла.

Затвор представляет собой деталь или конструктивно объединенную группу деталей, перемещающуюся или поворачивающуюся с помощью шпинделя или штока относительно седла корпуса.

Арматура с приводом, снабженным силовой пружиной, подразделяется по виду действия на нормально открытую (НО) и нормально закрытую (НЗ). В нормально открытой арматуре при прекращении подачи управляющей энергии в привод клапан открывается, в нормально закрытой закрывается.

Не все конструкции арматуры могут нормально работать, будучи смонтированы в любом положении. В связи с этим по способу расположения различается арматура, допускающая установку:

• только на горизонтальных трубопроводах в вертикальном положении шпинделем или крышкой вверх;
• на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении;
• только на вертикальных трубопроводах.

Для некоторых конструкций арматуры (предохранительные клапаны, обратные клапаны, регуляторы давления, конденсатоотводчики и др.) строго обусловлено направление движения среды, для других (задвижки, заслонки, краны, шланговая арматура, мембранная арматура) движение среды может быть в любом направлении.