Энергетическая трубопроводная арматура: конструкция, назначение, правила установки и эксплуатации

Трубопроводная арматура применяется для включения или отключения потока, оптимизации расхода, температуры или давление потока и защиты от нерасчетных режимов.

Приведём классификацию арматуры по назначению:

1. запорная (включение и прекращение потока)

2. регулирующая (корректировка или сохранение заданного расхода, давления, температуры)

3. предохранительная (защита от большего, чем нужно, повышения давления, сохранение направления расхода)

4. контрольная (показатели уровня)

Эти виды арматуры могут применяться как на трубопроводах, так и на отдельных агрегатах.

Отметим, что в вентилях запирающий орган устанавливается на седло, совершая перемещения в направлении потока; в задвижках он перемещается под углом 90 градусов к направлению потока жидкости; в кранах поворачивается вокруг своей оси. В обратных клапанах запирающий орган открывается потоком среды в одном направлении и запирается в абсолютно противоположном. Предохранительный клапан становится в положение "открыто", если давление становится больше допустимого и вновь закрывается при нормализации давления.

Арматура обеспечивает высокую гибкость и надёжность эксплуатации, предоставляя возможность отключения вышедших из строя участков. Это является одним из главных её назначений. Но если давление особо высоко и диаметр трубопровода особенно велик, сама арматура может превратиться в очаг сбоев эксплуатации. Вследствие этого, на атомных станциях одним из приоритетных работ по развитию трубопроводов является использование трубопроводов, где количество арматуры минимально.

Существуют принципы монтажа и эксплуатации арматуры:

Движение среды обязано быть таким же, как стрелка на корпусе арматуры.

Применение арматуры не по прямому назначению не должно иметь место. Отметим, что нельзя применять запорную арматуру как регулирующую; арматуру необходимо вварить в нужную часть трубопровода до его монтажа; при планировании трубопроводов монтаж арматуры нужно производить там, где обеспечен широкий доступ для обслуживания, если мы не имеем дело с радиоактивной средой.

Арматура, эксплуатирующаяся при высоких градусах, защищается съемными разборными теплоизоляционными сооружениями. Приваривание арматуры к трубопроводам снижает угрозы протечки среды и способствует надежности функционирования. Крышка арматуры крепится к ее корпусу на фланцах, что даёт возможность делать незначительный ремонт прямо на месте. Для осуществления частичного ремонта без демонтажа арматуры часто при низких давлениях седла в корпусах арматуры пристраивают на резьбе. Если необходим более детальный ремонт или замена арматуры на новую, то она демонтируется и в будущем ставится обратно на своё место.

Арматура, эксплуатирующаяся при высоком давлении, производится заводами исключительно как приварная. В качестве запорных органов используются вентили и задвижки. Тип запорного органа подбирают учитывая диаметр трубопровода. На трубопроводах диаметром 125 мм и более имеются в основном задвижки, а при диаметре 70 мм и менее предпочтение отдаётся вентилям. В промежутке диаметров от 70 до 125 мм возможно использование обоих механизмов.

Проектирование задвижек необходимо только на трубопроводах, где может осуществляться движение среды в обоих направлениях. Это связано с тем, что вентили допускают лишь односторонний подвод среды.

Отметим, что вентили значительно практичнеее для ремонта, но их гидравлическое сопротивление выше. Для вентилей трубопроводов диаметром 100 мм коэффициент гидравлического противодействия примерно 2,5 - 5,5, а для задвижек полнопроходного сечения - 0,25. Это делает возможным применение задвижек с диаметром меньшим, чем у трубопровода, куда их устанавливают, что уменьшает массу арматуры, а также ее цену. Если создаётся ситуация, когда проходное сечение сжато вдвое, коэффициент гидравлического сопротивления будет равен 1,5, а при эксплуатации направляющей трубы - только 0,8. Это значит, что он как и раньше установится намного меньше, чем для вентиля. Несмотря на это, вес, размеры и ход шпинделя задвижки гораздо больше, чем характеристики вентиля.

Сейчас широко распространены задвижки с клиновым затвором. Задвижка такого типа может иметь единственный клин, связанный со шпинделем.

В этой конструкции для обеспечения тесного контакта с двусторонним седлом клапана, находящимся в корпусе, при снижении шпинделя с клином необходима подгонка клина к двум областям, что сделать в полном объёме не возможно. Более практична конструкция, где находящийся на шпинделе клин составляют два уплотняющих диска, иначе называемых тарелками.

Для того, чтобы привести вентили и задвижки высокого давления в положение "открыто", необходимо сопротивляться огромным усилиям,так как при исходном положении имеет место резкий перепад давлений по бокам клапана. В прошлом для более простого открытия использовали обводные трубки небольшого диаметра с вентилем на них, повернув который, нормализовали давление по бокам клапана, а потом увеличивали его. Отметим, что в результате этого формировались дополнительные промежутки высокого давления и возрастало число арматуры. В конструкциях наших дней активно используется метод внутренней разгрузки. Во-первых, поднимается разгрузочный клапан малого диаметра, создавая доступ среде по бокам основного клапана. Подъем клапана осуществляется до упора его в полукольцо, после чего происходит уже подъем главного клапана. Для снижения риска утечек воды через сальник на шпинделе находится коническая поверхность, которая плотно прилегает к втулке крышки при полном открытии вентиля.

Когда вентили находятся в открытом положении, протекающая среда оказывает влияние на клапан (в отличие от тех задвижек, которые имеют с седлом плотное соединение). Поэтому из-за возможного эрозионного влияния потока на клапан плотность вентилей обычно даёт сбои скорее, чем плотность задвижек. В вентилях подача среды осуществляется или лишь под клапан, или лишь на клапан. На трубопроводах вентили нужно устанавливать учитывая указатель направления потока среды (стрелки), чтобы не формировать на шпинделе нерасчетных усилий. Запорная арматура (запорные задвижки и клапаны) должна быть или абсолютно открыта, или абсолютно закрыта. Применение ее в регулировочных целях создаёт риск скорого эрозионного износа деталей и сбоя главного соединения. Это в свою очередь может привести к протечкам. Для наблюдения за расходом и давлением производится специально предназначенная для этого арматура.

vodoprom.ru