Трубопроводная арматура

Трубопроводная арматура — это совокупность устройств и механизмов, предназначенных для управления потоками различных веществ (жидкостей, газов, паров) в трубопроводных системах. К основным элементам трубопроводной арматуры относятся краны, задвижки, клапаны, фильтры и другие детали, которые выполняют различные функции по управлению, регулированию и защите трубопроводов.

Задвижки

Задвижки — это ключевые элементы трубопроводной арматуры, предназначенные для полного перекрытия или открытия потока среды в трубопроводе. Они используются в тех случаях, когда необходимо полностью остановить или восстановить движение жидкости или газа, но не предназначены для точного регулирования скорости или объема потока. Задвижки могут быть изготовлены из различных материалов, таких как:

• Чугун — более устойчив к коррозии и подходит для работы с невысокими давлениями;
• Латунь — используется для работы в более агрессивных средах или при высоких температурах;
• Задвижки с электроприводом — автоматические устройства, которые могут дистанционно управляться и интегрироваться в систему автоматизации трубопроводов.

Задвижки подразделяются на ручные и автоматические. Ручные задвижки требуют физического вмешательства для открытия или закрытия потока, тогда как автоматические могут управляться дистанционно с помощью электроприводов или других исполнительных механизмов. Они особенно важны для обеспечения безопасности и контроля при аварийных ситуациях или при необходимости быстрого отключения потока.

Клапаны регулирующего типа

Хотя задвижки эффективно перекрывают потоки, они не предназначены для регулировки скорости или объема движения среды. Для этой задачи используются регулирующие клапаны, которые позволяют изменять пропускную способность трубопровода, контролируя количество проходящей через него жидкости или газа. Клапаны могут иметь ручное управление или быть автоматическими, что позволяет точнее поддерживать заданные параметры потока.

Регулирующие клапаны играют важную роль в системах, где требуется поддержание определенных условий эксплуатации, таких как давление, температура или скорость потока. Автоматизированные клапаны могут быть настроены на работу в определенных диапазонах, что делает их незаменимыми в сложных технологических процессах, где требуется точное регулирование параметров транспортируемых сред.

Запорные устройства, такие как запорные шаровые краны, затворы и запорные клапаны обратного движения, играют важную роль в трубопроводных системах, обеспечивая контроль направления потока среды. Эти устройства предотвращают обратный отток, что помогает минимизировать риски возникновения аварийных ситуаций и повышает безопасность эксплуатации трубопроводов.

Запорные шаровые краны

Запорные шаровые краны представляют собой устройства, которые используют шар, имеющий отверстие, для регулирования потока. Когда шар поворачивается на 90 градусов, отверстие выравнивается с трубопроводом, позволяя жидкости или газу проходить. В закрытом положении шар полностью блокирует поток, что делает этот тип крана надежным для предотвращения обратного движения.

Затворы

Затворы, в свою очередь, работают по принципу поворотного механизма, который открывает или закрывает поток, когда затвор поворачивается вокруг своей оси. Они часто используются в системах с большими диаметрами труб и могут быть выполнены из различных материалов, что позволяет им эффективно работать с различными средами.

Запорные клапаны обратного движения

Запорные клапаны обратного движения, также известные как обратные клапаны, предназначены для обеспечения одностороннего потока. Они автоматически открываются, когда среда движется в нужном направлении, и закрываются, когда поток пытается вернуться, что предотвращает возможные повреждения и загрязнения системы.

Измерительные приборы

Для контроля параметров течения в трубопроводах используются различные измерительные устройства, такие как датчики, расходомеры и термометры. Эти приборы позволяют отслеживать важные параметры, такие как давление, расход и температура, что необходимо для эффективного управления системой.

Фильтры и сепараторы

Дополнительно в трубопроводные системы могут быть включены фильтры и сепараторы. Фильтры предназначены для очистки среды, удаляя загрязнения и предотвращая их попадание в систему, что способствует улучшению качества и увеличению срока службы оборудования. Сепараторы, в свою очередь, используются для разделения жидкостей или газов с различными физическими свойствами, что может быть критически важным в определенных процессах.

Виды трубопроводной арматуры

Трубопроводная арматура представляет собой совокупность устройств, используемых для управления движением рабочих сред (жидкостей, газов, паров и др.) в трубопроводах. Эти элементы выполняют различные функции, такие как перекрытие, регулирование, защита и контроль потока. В зависимости от назначения и выполняемых задач, трубопроводная арматура делится на несколько основных групп.

1. Запорная арматура

Запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе. Она используется там, где необходимо полностью остановить или возобновить движение рабочей среды. Основные типы запорной арматуры включают:

• Краны — универсальные устройства для быстрого открытия и закрытия потока. Бывают шаровые, пробковые и другие виды.
• Задвижки — устройства, предназначенные для полного открытия или закрытия потока, но не для его регулирования. Выпускаются в различных вариантах: чугунные, стальные, клиновые, с электроприводом и ручным управлением.
• Затворы (поворотные заслонки) — применяются для быстрого перекрытия потока, в основном используются в системах с жидкостями или газами.

2. Регулирующая арматура

Регулирующая арматура используется для изменения параметров потока, таких как давление, скорость и объем. Эти устройства позволяют гибко управлять движением рабочей среды, поддерживая определенные технологические параметры. К регулирующей арматуре относятся:

• Регулирующие клапаны — позволяют точно настраивать уровень потока или давления среды в трубопроводе. Бывают автоматические и ручные.
• Дроссели — устройства для ограничения потока путем создания дополнительного сопротивления в трубопроводе.

3. Предохранительная арматура

Предохранительная арматура предназначена для защиты систем от избыточного давления или других аварийных ситуаций. Она автоматически реагирует на отклонения от нормальных условий эксплуатации, предотвращая повреждения оборудования и трубопроводов. Основные виды:

• Предохранительные клапаны — сбрасывают излишки давления, предотвращая его опасное повышение.
• Запорные предохранительные устройства — автоматически перекрывают поток при возникновении аварийных ситуаций.

4. Обратная арматура

Обратная арматура предотвращает обратное движение рабочей среды в трубопроводе, что особенно важно для защиты насосов, компрессоров и других элементов системы. К этой группе относятся:

• Обратные клапаны — пропускают поток только в одном направлении и автоматически закрываются при обратном движении среды.
• Обратные затворы — работают по аналогичному принципу, но имеют различия в конструкции и области применения.

5. Запорная и регулирующая арматура

Комбинированная арматура, которая может выполнять как функции запорных, так и регулирующих устройств. Например:

• Затворы дисковые (поворотные) — могут использоваться для регулирования потока и его полного перекрытия.

6. Фазоразделительная арматура

Эта группа арматуры предназначена для разделения сред. Например, такие устройства используются для разделения газа и жидкости в магистральных трубопроводах:

• Конденсатоотводчики — автоматически удаляют скопившийся конденсат из систем.

7. Соединительная арматура

Соединительная арматура используется для соединения различных элементов трубопроводных систем, таких как трубы, фитинги и другие элементы. Примеры:

• Фланцы — применяются для разъемного соединения трубопроводов, а также для крепления арматуры к трубам.

Группы трубопроводной арматуры по функциям:

1. Регулирующая арматура: Точное управление потоком

• Назначение: Изменение расхода рабочей среды, поддержание заданного давления, температуры или уровня жидкости.
• Принцип работы: Регулирование осуществляется путем изменения проходного сечения.
• Виды:
  • Регулирующие клапаны:
    • Обеспечивают точное регулирование параметров потока.
    • Могут быть с различными типами приводов (электрическими, пневматическими, гидравлическими) для автоматизации управления.
    • Разновидности: Односедельные, двухседельные, трехходовые, ротационные.
  • Дросселирующие устройства: Создают местное сопротивление для снижения давления или расхода.
  • Регуляторы давления: Поддерживают заданное давление в системе.
  • Регуляторы уровня: Поддерживают заданный уровень жидкости в резервуаре.
• Материалы: Чугун, сталь, латунь, нержавеющая сталь и др. (выбор зависит от рабочей среды и условий эксплуатации).
• Задвижки и шаровые краны НЕ относятся к регулирующей арматуре. Они предназначены для полного открытия/закрытия потока. Использование их для регулирования приводит к быстрому износу и может вызвать повреждения.

2. Обратная арматура: Предотвращение обратного потока

• Назначение: Предотвращение обратного движения рабочей среды в трубопроводе.
• Принцип работы: Автоматическое закрытие при изменении направления потока.
• Виды:
  • Обратные клапаны (свободного действия): Простая конструкция, закрываются под действием собственного веса или давления среды.
  • Обратные клапаны с подъемным затвором: Затвор поднимается потоком среды и опускается при его остановке или изменении направления.
  • Обратные клапаны с поворотным затвором: Затвор поворачивается вокруг оси под действием потока.
  • Шаровые обратные клапаны: Запирающий элемент – шар, прижимаемый пружиной к седлу.
• Материалы: Чугун, сталь, латунь, нержавеющая сталь и др.
• Дисконекторные клапаны (разъединители): Предназначены для разъединения участков трубопровода и НЕ являются обратной арматурой.

3. Невозвратно-управляемая арматура (предохранительно-запорная):

• Назначение: Защита оборудования от превышения давления и предотвращение обратного потока.
• Принцип работы: Сочетает функции обратного и предохранительного клапанов.
• Виды: Предохранительно-запорные клапаны (ПЗК).
• Применение: Используется в системах, где требуется одновременная защита от превышения давления и обратного потока.

4. Поворотная арматура: Управление потоком путем поворота запорного элемента

• Назначение: Перекрытие или регулирование потока рабочей среды путем поворота запорного элемента вокруг своей оси.
• Преимущества: Компактность, простота конструкции, быстрое срабатывание.
• Виды:
  • Шаровые краны: Запорный элемент – шар с отверстием. Широко используются благодаря простоте, надежности и герметичности.
  • Пробковые краны: Запорный элемент – коническая или цилиндрическая пробка. Применяются реже, чем шаровые.
  • Дисковые затворы (поворотные затворы, заслонки): Запорный элемент – диск, поворачивающийся вокруг оси. Отличаются низким гидравлическим сопротивлением.
  • Поворотные задвижки: Запорный элемент – поворотный затвор. В отличие от обычных задвижек затвор поворачивается, а не перемещается поступательно.

Материалы: Сталь, чугун, латунь, нержавеющая сталь – выбор зависит от рабочей среды и условий эксплуатации.

Фланцы НЕ относятся к поворотной арматуре. Они представляют собой соединительные элементы для крепления арматуры к трубопроводу.

5. Смесительно-распределительная арматура: Объединение и распределение потоков

• Назначение: Смешивание потоков рабочей среды с разными параметрами (температура, давление), распределение потока по нескольким направлениям.
• Применение: Системы отопления, вентиляции, кондиционирования, технологические процессы.
• Виды:
  • Трехходовые и многоходовые краны: Позволяют переключать поток между различными направлениями или смешивать потоки.
  • Смесительные клапаны: Обеспечивают смешивание двух потоков с разной температурой для получения потока с заданной температурой.
  • Распределительные коллекторы: Используются для распределения потока по нескольким потребителям.

Задвижки, вентили, регулирующие и запорные клапаны могут использоваться в смесительно-распределительных системах, но сами по себе не являются специфичными элементами этой группы.

6. Дренажная арматура: Удаление жидкости из систем

• Назначение: Удаление жидкости (воды, конденсата) из трубопроводов, резервуаров, оборудования.
• Применение: Системы водоотведения, паровые системы, системы сжатого воздуха.
• Виды:
  • Дренажные клапаны: Предназначены для периодического или постоянного удаления жидкости.
  • Конденсатоотводчики: Автоматически удаляют конденсат из паровых систем.
  • Воздухоотводчики: Удаляют воздух из трубопроводов и оборудования.
  • Затворы (шиберы, ножевые затворы): Используются для перекрытия потока в каналах и трубопроводах.
  • Шлюзы: Предназначены для регулирования уровня воды в каналах и водоемах.

Насосы и фитинги НЕ относятся к дренажной арматуре. Насосы используются для перемещения жидкости, а фитинги – для соединения труб.

7. Отводная арматура

Она предназначена для изменения направления потока рабочей среды в трубопроводных системах. Она играет важную роль в формировании сложных трубопроводных конфигураций и обеспечивает эффективное распределение потока.

Основные элементы отводной арматуры:

• Отводы:
  • Назначение: Изменение направления потока на определенный угол.
  • Типы углов: Наиболее распространены отводы на 45°, 90° и 180°, но возможны и другие углы.
  • Типы по радиусу изгиба:
    • Крутоизогнутые: Имеют малый радиус изгиба, используются в условиях ограниченного пространства.
    • Гнутые: Имеют больший радиус изгиба, обеспечивают более плавное изменение направления потока и меньшие потери давления.
  • Методы изготовления: Штамповка, гибка, сварка.
• Тройники:
  • Назначение: Разделение или объединение потоков в трех направлениях.
  • Типы:
    • Равнопроходные: Диаметры всех трех отводов одинаковы.
    • Переходные: Диаметр одного отвода отличается от диаметров двух других.
  • Методы изготовления: Литье, сварка.
• Переходы (редукторы):
  • Назначение: Соединение труб разного диаметра.
  • Типы:
    • Концентрические: Оси входного и выходного отверстий совпадают.
    • Эксцентрические: Оси входного и выходного отверстий смещены.
  • Методы изготовления: Штамповка, сварка.
• Крестовины:
  • Назначение: Разделение или объединение потоков в четырех направлениях.
  • Методы изготовления: Литье, сварка.
• Коллекторы:
  • Назначение: Распределение потока рабочей среды по нескольким потребителям или сбор потока от нескольких источников.

Материалы:

• Сталь: Наиболее распространенный материал, обеспечивает прочность и надежность. Различные марки стали используются в зависимости от параметров рабочей среды (температуры, давления, агрессивности).
• Чугун: Используется для неагрессивных сред и низких давлений.
• Нержавеющая сталь: Применяется для агрессивных сред и высоких требований к гигиене.

Типы соединений:

• Сварные: Обеспечивают надежное и герметичное соединение.
• Фланцевые: Разъемное соединение, удобное для монтажа и демонтажа.
• Резьбовые: Используются для труб малого диаметра.

Типы трубопроводной арматуры: Расширенная классификация

1. Отключающая арматура:

• Назначение: Полное перекрытие потока рабочей среды.
• Виды:
  • Задвижки: Перекрывают поток перпендикулярно оси трубопровода.
  • Краны (шаровые, пробковые): Поворот запорного элемента перекрывает поток.
  • Вентили: Поступательное движение запорного элемента перекрывает поток.
  • Затворы (дисковые, шиберные): Вращающийся или поступательно движущийся диск перекрывает поток.

Компенсаторы НЕ относятся к отключающей арматуре. Они предназначены для компенсации температурных деформаций трубопровода.

2. Редукционная арматура (арматура для снижения давления):

• Назначение: Снижение давления рабочей среды до заданного уровня.
• Виды:
  • Редукционные клапаны: Автоматически поддерживают заданное давление на выходе.
  • Регулирующие клапаны: Могут использоваться для снижения давления, но их основная функция – регулирование расхода.

Переходы (редукторы) – это элементы трубопровода, предназначенные для соединения труб разного диаметра, а не для снижения давления. Фланцы – это соединительные элементы.

3. Фазоразделительная арматура:

• Назначение: Разделение рабочей среды на разные фазы (жидкость-газ, жидкость-жидкость).
• Виды:
  • Сепараторы: Разделяют смесь на составляющие фазы.
  • Конденсатоотводчики: Удаляют конденсат из паровых систем.
  • Воздухоотводчики: Удаляют воздух из жидкостных систем.
  • Грязевики: Удаляют твердые частицы из потока.

Задвижки и краны могут использоваться в системах с фазоразделительной арматурой, но сами по себе не являются фазоразделителями.

4. Предохранительная арматура:

• Назначение: Защита трубопровода и оборудования от превышения допустимых параметров (давления, температуры).
• Виды:
  • Предохранительные клапаны: Сбрасывают избыточное давление.
  • Мембранные предохранительные устройства: Разрывают мембрану при превышении давления.
  • Предохранительные затворы: Перекрывают поток при достижении заданных параметров.

Фильтры и фланцы НЕ являются предохранительной арматурой.

5. Контрольно-измерительная арматура (КИА):

• Назначение: Контроль и измерение параметров рабочей среды (давления, температуры, расхода, уровня).
• Виды:
  • Манометры: Измеряют давление.
  • Термометры: Измеряют температуру.
  • Расходомеры: Измеряют расход.
  • Уровнемеры: Измеряют уровень.

Задвижки, клапаны, фильтры НЕ относятся к КИА. Они используются для управления потоком, а не для измерения параметров.

Материалы изготовления

Важно понимать, что от качества материалов, используемых для изготовления трубопроводной арматуры, зависит ее долговечность, надежность и безопасность функционирования в целом. Ниже представлены основные материалы, используемые для производства запорных устройств и других компонентов трубопроводных систем:

1. Чугун
   Чугун обладает хорошей коррозионной устойчивостью и высокой прочностью, что делает его идеальным для работы с водой и другими жидкими средами. Чугунные задвижки и краны характеризуются долговечностью и стойкостью к механическим воздействиям при правильном уходе. Однако стоит учитывать, что чугун может быть подвержен коррозии в агрессивных средах, поэтому его применение лучше ограничить в условиях с высокой химической активностью.
2. Нержавеющая сталь
   Нержавеющая сталь является одним из самых популярных материалов в пищевой, фармацевтической и химической промышленности. Запорные устройства из нержавейки (задвижки и краны) обладают высокой устойчивостью к коррозии и механическим повреждениям. Этот материал не меняет своих свойств при контакте с агрессивными и высокотемпературными средами, что делает его идеальным выбором для критически важных приложений.
3. Латунь
   Латунь — это сплав меди и цинка, который также широко используется в производстве трубопроводной арматуры. Латунные детали, такие как фитинги и клапаны, отличаются хорошими механическими свойствами и коррозионной устойчивостью. Латунь идеально подходит для применения в системах водоснабжения и отопления, а также для создания электроприводов и затворов, благодаря своей высокой прочности и долговечности.
4. Пластик
   Современные технологии позволяют использовать различные виды пластика, такие как полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ) и полиэтилен, для изготовления трубопроводной арматуры. Пластик обладает легким весом и устойчивостью к коррозии, что делает его практичным вариантом для систем водоснабжения и отопления. Кроме того, пластиковые детали легко монтируются и имеют хорошую стойкость к химическим веществам.
5. Бронза
   Бронза — это сплав меди и олова, который также используется в производстве трубопроводной арматуры. Бронзовые компоненты устойчивы к высоким температурам и хорошо переносят контакт с паром и горячей водой. Этот материал обладает отличными антикоррозийными свойствами и часто применяется в морской и химической промышленности, где важна надежность и долговечность.

Сферы применения

В нефтегазовой промышленности типы арматуры используется для обеспечения быстрой транспортировки нефти, газа и других жидкостей, в химической — играет важную роль в обработке и переработке различных веществ. К примеру, определяют точное дозирование, смешивание и разделение компонентов, а также контролирует давление и температуру.

В энергетической отрасли детали применяются для транспортировки пара, горячей и холодной воды, а также иных рабочих жидкостей, а в сфере водоснабжения — для транспортировки питьевой воды и сточных вод.

В пищевой сфере необходимость оборудования заключается в обеспечении гигиеничности и безопасности таких процессов, как перекачка пищевых продуктов и регулировка потока.

Трубная арматура поддерживает непрерывность процессов перекачки и контроля потоков внутри механизма водоснабжения, повышая тем самым безопасность и снижая риски возникновения ЧП.

Виды приводов

1. Ручной привод

Ручной привод — самый простой и доступный тип привода. Его основное преимущество — это простота конструкции и низкая стоимость. Ручные приводы применяются в небольших механизмах, где не требуется автоматизация процессов или постоянный мониторинг. Их часто используют в бытовых условиях или в несложных промышленных системах, где доступ оператора к арматуре всегда возможен.

Основные характеристики:

• Материалы: обычно имеют чугунный корпус, что обеспечивает долговечность и устойчивость к коррозии.
• Управление: осуществляется вручную — вращением маховика, рукоятки или штурвала.
• Применение: используется на небольших трубопроводах, где открытие и закрытие потоков не требует автоматического управления.
• Крепление: часто выполняется с использованием резьбовых соединений.

2. Электрический привод

Электрический привод работает с помощью электродвигателя, который обеспечивает автоматическое открытие и закрытие трубопроводной арматуры. Этот привод особенно эффективен в крупных промышленных системах, где требуется автоматизация процессов и дистанционное управление.

Основные характеристики:

• Автоматизация: обеспечивает точное управление потоком без участия оператора, что позволяет интегрировать его в сложные системы управления.
• Применение: используется в крупных структурах, включая химическую, нефтяную и газовую промышленности, а также в системах водоснабжения и теплоснабжения.
• Преимущества: возможность удаленного контроля, высокая точность регулирования потоков и возможность интеграции в системы автоматизации.

3. Гидравлический привод

Гидравлический привод работает за счет давления жидкости в гидравлической системе, состоящей из насосов, цилиндров и гидроуправляющих элементов. Этот тип привода используется в условиях, где требуется высокая мощность и точное регулирование при значительных нагрузках.

Основные характеристики:

• Мощность: способен обеспечивать управление арматурой при высоких давлениях, когда другие типы приводов могут быть недостаточно мощными.
• Применение: чаще всего используется в тяжелой промышленности, на объектах с высокими давлениями, где требуется быстрый и точный контроль.
• Преимущества: высокая точность и скорость работы, возможность работы в условиях экстремальных нагрузок.

4. Пневматический привод

Пневматический привод использует сжатый воздух как источник энергии для управления трубопроводной арматурой. Этот тип привода обладает высокой скоростью реакции и может применяться в условиях, где важны взрывобезопасность и отсутствие источников электроэнергии.

Основные характеристики:

• Источник энергии: сжатый воздух, что делает пневматические приводы безопасными для использования во взрывоопасных средах.
• Применение: часто используются в химической и газовой промышленности, а также в зонах, где невозможно использовать электричество из-за риска взрыва.
• Преимущества: высокая скорость реакции, надежность при работе в тяжелых условиях, возможность применения в автоматизированных системах.

Маркировка и расшифровка

Маркировка трубопроводной арматуры может варьироваться в зависимости от ее назначения. Однако, обычно указываются следующие данные:

1. Название или обозначение производителя.
2. Диаметр трубы, для которого предназначена.
3. Рабочее давление, выраженное в единицах измерения, таких как бар или паскали.
4. Например, межфланцевый шаровый кран, клиновые затворы, фланцевые детали, клапан, фланцевый кран и т.д.
5. Материал, из которого изготовлена, такой как сталь, чугун, латунь и т.д.
6. Дополнительные характеристики, такие как температурный диапазон, класс прочности и т.д.

Чтобы расшифровать маркировку трубопроводной арматуры, понадобится некоторое знание обозначений и стандартов, используемых в данной отрасли. Обычно  указываются следующие данные: марка, размер, тип соединения, рабочее давление, год изготовления и, возможно, другие характеристики.

Марка обычно представлена буквенно-цифровым кодом, который указывает на тип используемого металла или сплава. Например, «A105» обозначает углеродистую сталь (стальной сплав), а «SS316» — нержавеющую сталь (стальной сплав) 316. Размер указывается в соответствии со стандартными единицами измерения, такими как дюймы или миллиметры. Например, «DN50» означает диаметр 50 мм, а «2»» — диаметр 2 дюйма.

Тип соединения указывает, каким образом арматура присоединяется к трубопроводу. Это может быть резьбовое, фланцевое, сварное, приварное и т.д. Обозначение соединения может варьироваться в зависимости от стандартов, используемых в стране или отрасли. Рабочее давление указывается в соответствии с единицами измерения давления, такими как psi (фунты на квадратный дюйм) или bar (бар). Например, «PN16» означает давление 16 бар, а «150 lbs» — давление 150 фунтов на квадратный дюйм.

Год изготовления может быть представлен в виде числа или буквенно-цифрового кода, который указывает на конкретный период или серию производства.

Правильная маркировка и расшифровка снижают риск несовместимости или неправильного монтажа, а также упрощают процесс обслуживания. Важно следить за сохранностью маркировки при хранении, транспортировке и эксплуатации изделия, чтобы в любой момент иметь доступ к необходимой информации о каждом компоненте.