Трубопроводная арматура

Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров. 

Наиболее распространено управление задвижкой с помощью штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия. 

По характеру  движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное. 

Основные различия задвижек — в конструкции запорного  органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые. 
 

-Клапан — устройство, устанавливаемое на трубопроводе или сосуде и предназначенное для открытия или закрытия при наступлении определённых условий (повышении давления в сосуде, изменении направления тока среды в трубопроводе). Клапаны имеют большое число конструктивных разновидностей. Клапаны могут быть односедельными и двухседельными, последние применяются обычно только как распределительные и регулирующие. В зависимости от направления потока через арматуру клапаны подразделяются на проходные, прямоточные и угловые. В проходных клапанах рабочая среда на выходе из корпуса имеет то же направление, что и на входе. Прямоточные клапаны — проходные со спрямлённой линией движения потока. Они имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с проходными. В угловых клапанах направление потока среды на выходе перпендикулярно к направлению потока на входе. 

Клапан —  устройство, пропускающее поток (ток) в  одну сторону и не пропускающее поток (ток) в другую сторону. Поток (ток) может быть потоком жидкости (вода, кровь, жидкие металлы и др.), потоком газа (воздух, азот, углекислый газ и др.), потоком (током) электронов или других частиц в трубе (проводнике), в полупроводнике, в вакууме или в другой среде. 

-Кран — тип трубопроводной арматуры, у которого запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. 

Краны могут  представлять собой запорные, регулирующие или распределительные устройства и предназначены для работы с  газообразными и жидкими средами, в том числе вязкими и загрязнёнными, суспензиями, пульпами, шламами. Они  используются на магистральных газопроводах и нефтепроводах, в системах городского газоснабжения, на резервуарах, котлах и в других областях. 

Краны обладают рядом достоинств, среди которых:

-простота конструкции;

-небольшие габариты;

-малое время,  затрачиваемое на поворот;

-применимость  для вязких и загрязнённых  сред. 

У различных  видов кранов есть и другие достоинства  и недостатки, которые будут рассмотрены  ниже. 

Управляются краны  вручную или с помощью механического  привода: электрического, пневмо- и  гидравлического. В шаровых кранах, установленных на магистральных газопроводах используются также пневмогидравлические приводы, в которых на поршень в цилиндре воздействует жидкость (масло) под давлением газа, отбираемого из трубопровода, что обеспечивает плавное и безударное срабатывание привода. 

По направлению  потока краны могут быть проходными, то есть направление потока не меняется, угловыми, то есть направление потока меняется на 90° и трёхходовыми, то есть иметь один входной и два  выходных патрубка, что позволяет  смешивать потоки сред с различными параметрами. Это свойство трёхходовых кранов используется в сантехнике в устройстве под названием смеситель. 

Главные различия в конструкции кранов заключаются  в форме затвора, он может быть в виде шара, конуса или цилиндра. Современным и прогрессивным представителем кранов является шаровой кран, традиционным, и в силу этого всё еще часто использующимся несмотря на существенные недостатки конструкции, — конусный кран. Цилиндрические краны имеют крайне ограниченное применение. 

-Дисковый затвор — тип трубопроводной арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Также эти устройства называют заслонками, поворотными затворами, герметичными клапанами, гермоклапанами. Наиболее часто такая арматура применяется при больших диаметрах трубопроводов, малых давлениях среды и пониженных требованиях к герметичности рабочего органа, в основном в качестве запорной арматуры. 

В дисковых затворах запирающий элемент, то есть затвор, имеет  форму диска, который может перекрывать  проход рабочей среде через кольцевое  седло в корпусе путём поворота (как правило на 90°) затвора вокруг оси, перпендикулярной направлению потока среды, при этом ось вращения диска не является его собственной осью. В связи с некоторой схожестью формы затвора с бабочкой, в англоязычных странах дисковые затворы носят название butterfly valve. 

Дисковые затворы, как и шаровые краны, являются одними из самых современных и прогрессивных типов арматуры, обладающий многими важными достоинствами, среди которых:

-малые строительные  длина и масса;

-простота конструкции,  малое число деталей;

-относительная  простота ремонта, возможность  быстрой замены элементов уплотнения;

возможность применения для больших диаметров трубопроводов. 

Но имеются  и недостатки, например:

-большие крутящие  моменты для управления затворами  больших диаметров (при ручном  управлении это влечёт необходимость  установки редуктора);

-в положении «открыто» диск располагается в проходе корпуса, что ухудшает гидравлические характеристики и делает весьма затруднённой очистку трубопровода при помощи механических устройств. 
 

Основные  параметры: 

Эксплуатационные:

К основным эксплуатационным параметрам относятся:

1) давление:

-условное — наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обеспечивается длительная и безопасная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов. 

-рабочее — наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температуре проводимой среды. 

-пробное — избыточное давление, при котором арматура и соединительные части трубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и плотность. 

2) температура; 

3) пропускная способность - метрическая характеристика, показывающая соотношение количества проходящих единиц (информации, предметов, объёма) в единицу времени через канал, систему, узел. 

Используется в различных сферах:

-в связи и информатике П.С. - количество проходящей информации;

-в транспорте П.С. - количество единиц транспорта;

-в машиностроении - объем проходящего воздуха (масла, смазки). 

Может измеряться в различных, иногда сугубо специализированных, единицах - штуки, кБит/сек, тонны, кубические метры и т.д. 

В информатике  определение пропускной способности  обычно применяется к каналу связи  и определяется количеством переданной/полученной информации за единицу времени.

Пропускная способность - один из важнейших с точки зрения пользователей факторов. Она оценивается количеством данных, которые сеть может передать в единицу времени от одного подсоединенного к ней устройства к другому. 

4) коррозионная стойкость - способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях. Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии. Для количественной оценки можно использовать:

время, истекшее до появления первого коррозионного  очага;

число коррозионных очагов, образовавшихся за определённый промежуток времени;

уменьшение толщины  материала в единицу времени;

изменение массы  металла на единице поверхности  в единицу времени;

объём газа, выделившегося (или поглощённого) в ходе коррозии единицы поверхности за единицу  времени;

плотность тока, соответствующая скорости данного  коррозионного процесса;

изменение какого-либо свойства за определённое время коррозии (например, электросопротивления, отражательной  способности материала, механических свойств). 

5) тип привода 

6) необходимый крутящий момент для управления арматурой 

7) время срабатывания и др. 

Конструкционно-монтажные:

К основным конструкционно-монтажным  параметрам относятся:

1) условный диаметр прохода 

2) строительные длина и высота 

3) масса 

4) тип присоединения к трубопроводу 

5) конструкция и размеры присоединительных фланцев 

6) число, диаметр и расположение отверстий на фланцах 

7) разделка под приварку к трубопроводу. 
 
 
 
 
 

Конструкционные материалы:

Чугун.

В арматуростроении в основном используются: 

-Серый чугун - сплав железа с графитом, который присутствует в виде пластинчатого или волокнистого графита. 

Серый чугун  характеризуется высокими литейными  свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая  усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется  в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. 

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит в  себе другие элементы. Важнейшие из них это кремний и марганец. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода лежит в пределах 2,4-3,8 %, кремния 1-4 % и марганца до 1,4 %. 

-Ковкий чугун - условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим. 

Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой  основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения  в ковком чугуне иные, чем в обычном  сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига. 

-Высокопрочный чугун - чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы. 

Графит сфероидальной  формы имеет меньшее отношение  его поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а, следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).