Запорная арматура виды и маркировка принцип работы. Виды и назначение запорной арматуры

Задвижка, затвор, шаровой кран — что выбрать?

Задвижка

В данной статье автор не ставит своей целью дать полную характеристику таким видам запорной арматуры, как задвижки, поворотные дисковые затворы и шаровые краны. Предпринята попытка показать преимущества и недостатки того или иного типа арматуры, оставив право покупателю самому отдать предпочтение какому-то из рассматриваемых типов арматуры.
– это тип арматуры, у которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды возвратно-поступательно или возвратно-поворотно. Основное назначение задвижки – это перекрытие потока рабочей среды с определенной степенью герметичности в затворе. В некоторых технологических системах допустимо применение задвижек в качестве запорно-регулирующей арматуры (при кратковременно частично открытом затворе), когда возможно дискретное регулирование потока рабочей среды.
По степени герметичности задвижки бывают: класса А, В, С, D, В1, С1 и D1 по ГОСТ 9544-2005.
В настоящее время выпускается большое количество конструктивных типов задвижек, отличающихся:

• конструкцией запирающего элемента — с клиновым запирающим элементом задвижка клиновая или с параллельным запирающим элементом задвижка параллельная;
• расположением ходового узла – задвижки с выдвижным шпинделем, у которых ходовая резьба шпинделя располагается снаружи (в бугельном узле), и перемещается по резьбе резьбовой втулки, не находясь в контакте с рабочей средой, и задвижки с невыдвижным шпинделем, у которых шпиндель осуществляет только вращательное движение, а резьбовая его часть постоянно находится во внутренней полости корпуса задвижки;
• конструкцией проходной части – полнопроходные (диаметр прохода задвижек практически равен диаметру трубопровода), неполнопроходные (диаметр прохода задвижек меньше внутреннего диаметра соединительных фланцев);
• типом привода – с ручным управлением от маховика, с ручным управлением через редуктор, с электроприводом, пневмоприводом, гидроприводом;
• способом подсоединения к трубопроводу – фланцевый, муфтовый, при помощи сварки (стальные задвижки);
• типом формообразования корпусных деталей – литые, сварные;
• типом уплотнения подвижных элементов относительно внешней среды – сальниковые, сильфонные;
• материалом изготовления корпуса: стальные (некоррозионностойкие и коррозионностойкие), чугунные.

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом затворе, что особенно ценно при использовании задвижки на трубопроводе, через который постоянно движется жидкая среда с большой скоростью (магистральные трубопроводы);
• отсутствие поворотов потока рабочей среды, как, например, у вентилей, что не приводит к потерям энергии, особенно при больших диаметрах прохода;
• относительно небольшая строительная длина;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• широкая линейка типоразмеров (задвижки со сплошным клином, задвижки с упругим клином, двухдисковые задвижки, шиберные задвижки, шланговые задвижки), что позволяет выбрать наиболее оптимальный тип задвижки под заданные условия эксплуатации.

К недостаткам задвижек следует отнести:

• невозможность применения для сред с кристаллизирующимися включениями;
• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания, что не позволяет произвести экстренное перекрытие потока среды в аварийной ситуации;
• возможность получения гидравлического удара в конце хода;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды у задвижек малых диаметров с жестким клином;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей при эксплуатации;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки (стоимость ремонта задвижки составляет 70-80% от стоимости новой задвижки);
• сравнительно большая строительная высота и масса.

Выбирая тот или иной тип задвижки, следует помнить, что каждому виду задвижек помимо общих преимуществ и недостатков присущи некоторые особенности и отличия, которые необходимо знать и которыми нельзя пренебрегать. Например, известно, что наименьшей металлоемкостью и, как следствие, массой, обладают задвижки с цельным клином, но в то же время с точки зрения обеспечения герметичности по затвору они являются и самыми проблемными. Этим и объясняется применение в затворе задвижек с цельным клином вторичных эластичных уплотнений, что не делается в задвижках с другим типом клина. Так, для целей водоснабжения с успехом используется чугунная задвижка с обрезиненным клином типа МЗВ (МЗВГ) 30ч39р.
Для задвижек с цельным клином характерна еще одна особенность — односторонняя герметичность в затворе. Это, казалось бы явный недостаток. Но, работая на жидкой среде и будучи закрытой (при этом в крышке задвижки образуется полость, заполненная жидкостью), ни одна задвижка с цельным клином, благодаря этому недостатку, не будет разрушена из-за повышения давления жидкости в полости крышки вследствие изменения ее температуры, в то время как у задвижек с другими клиньями поломка возможна.
Если для задвижек с цельным клином существует большая вероятность заклинивания задвижки при работе с высокими температурами рабочей среды (300 оС и более), что требует периодической проверки ее работоспособности или применения устройств для расклинивания, то задвижки с упругим клином лишены этого недостатка.
Двухдисковые задвижки, наоборот, являются наиболее металлоемкими, но зато имеют высокую герметичность по затвору и обладают лучшей ремонтопригодностью по сравнению с клиновыми задвижками.
Как было отмечено выше, задвижки бывают с невыдвижым и выдвижным шпинделем. Нормальная работа резьбовой пары шпиндель-ходовая гайка может протекать лишь при постоянном наличии смазки и систематическом техническом обслуживании конструкции. Это выполнимо только в том случае, если ходовой узел доступен для технического обслуживания. В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружен в рабочую среду, к нему закрыт доступ, он подвержен воздействию коррозии и абразивных частиц рабочей среды, если она засорена, что накладывает ограничения на применение таких задвижек. Они применимы для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засоренные твердыми частицами и не имеющие коррозионных признаков. Так как они имеют меньшую строительную длину, чем задвижки с выдвижным шпинделем, то их целесообразно применять для подземных коммуникаций и колодцев, в качестве фонтанной арматуры на нефтяных скважинах.
У задвижек с выдвижным шпинделем ходовая резьба шпинделя и гайки находятся вне полости затвора, поэтому для них не характерны отмеченные выше недостатки, что позволяет применять эти задвижки на ответственных объектах и участках трубопроводной сети.

В качестве альтернативы традиционным типам задвижек в последнее время все большее применение среди запорной арматуры находят дисковые поворотные затворы и шаровые краны.

Дисковый затвор

По своей конструкции представляет собой короткий отрезок трубы с запирающим или регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси прохода. Ось диска является одновременно и штоком затвора с сальниковым уплотнением в местах прохода через корпус. Диск может быть плоским или двояковыпуклым (линзовым). Материал, используемый для изготовления дисков – никель-чугун, хром-чугун. Кромки поворотного диска притерты к внутренней поверхности корпуса. Для обеспечения герметичности затвора применяются металлические или мягкие (резиновые, фторопластовые) кольца. Дисковые затворы могут использоваться как запорная и как регулирующая арматура. Для использования в качестве регулирующей арматуры предусмотрено несколько фиксированных промежуточных положений, для чего такие затворы оборудованы приспособлением, фиксирующим положение поворотного диска. В открытом положении диск устанавливается вдоль оси корпуса, создавая минимальное сопротивление потоку. В закрытом положении диск устанавливается перпендикулярно оси корпуса, соприкасаясь своими кромками с уплотнительными кольцами, которые могут располагаться как на самом диске, так и на корпусе затвора. Затвор устанавливается на трубопроводе между фланцами трубопровода, стягиваемым шпильками. Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, однако затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Такое расположение диска создает ему благоприятные условия взаимодействия с уплотнительными кольцами, исключает гистерезис, присущий дискам с нулевым эксцентриситетом.
Управление дисковыми затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора, при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Популярность применения дисковых затворов определяется рядом преимуществ перед другими типами запорной арматуры:

• сравнительно низкое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия затвора (диска);
• отсутствуют застойные зоны, в которых могут скапливаться механические примеси и грязь, поступающие в затвор вместе с рабочей средой;
• отсутствие резьбовых рабочих пар в конструкции (по сравнению с задвижками, где применяется резьбовая пара «втулка-шпиндель»), что повышает эксплуатационные качества при воздействии неблагоприятных условий внешней среды;
• сравнительно небольшие габариты и масса;
• большие диаметры прохода;
• большой ресурс работы при соблюдении правил эксплуатации (нормативный срок службы – 30 лет);
• простота и удобство монтажа-демонтажа.

К недостаткам затворов можно отнести:

• пониженная герметичность запорного органа;
• большие крутящие моменты на валу из-за больших неразгруженных усилий, действующих на диск затворов больших диаметров прохода;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Затворы поворотные обычно применяются в водоснабжении, пивоварении и пищевой промышленности, где используются чистые среды.
Основные параметры дисковых затворов регламентированы ГОСТ 1251-89 и ГОСТ 25923-89.

Шаровой кран

Также как и задвижки, и дисковые затворы предназначены для установки в качестве запорного устройства, перекрывающего потоки жидких и газообразных рабочих сред на трубопроводах в системах водо- и газоснабжения, на предприятиях теплоэнергетики, в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.
В качестве объекта анализа здесь рассматриваются стальные шаровые краны. О шаровых кранах, изготавливаемых из латуни или бронзы малых диаметров (Ду 15-50мм), используемых при установке сантехнического оборудования, речь здесь не идет.
Запорным элементом в шаровом кране является собственно шар (пробка, выполненная в виде шара), имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды и изготовленный из нержавеющей стали.
Существуют два базовых исполнения шаровых кранов — краны с плавающей пробкой, когда шар поддерживается уплотнительными кольцами, и краны с пробкой (шаром) в опорах. Последние более приемлемы для высоких давлений и больших диаметров. В этих кранах нагрузка от перепада давлений в закрытом положении воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами. Шаровые краны с плавающей пробкой используются при низких давлениях и температурах.
Перекрытие трубопровода происходит при переводе рычага крана в крайнее закрытое положение (без остановки в промежуточных положениях). При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия для прохода рабочей среды. При установке крана в открытое положение пробка принимает такое положение, при котором отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, тем самым, обеспечивая проход рабочей среды.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности (как правило, класс герметичности «А»);
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшая масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации (подтягивания, смазки и т.д.);
• большая «линейка» кранов по рабочим параметрам (условному диаметру прохода, давлению, температуре), по способу монтажа («фланцевое», «муфтовое», «под приварку»), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Так, например, стальные шаровые краны «BREEZE», производства завода «Олбризсервис» (Украина, г. Киев) представлены в двух видах исполнения: серия EUROPE- в цельносварном корпусе, серия SILVER – в разборном корпусе. Краны поставляются в трех модификациях присоединения: СВАРКА, ФЛАНЕЦ, РЕЗЬБА. Линейка диаметров кранов «BREEZE» различных модификаций от 15 до 300 мм, рабочее давление 1.6, 2.5 или 4.0 МПа, рабочая температура от минус 30 до 200 оС. Заводом изготовляются два наименования крана 11с33п и 11с41п с фланцевым присоединением, у которых строительная длина равна строительной длине таких распространенных в эксплуатации стальных задвижек, как 30с41нж, что позволяет без особых усилий производить замену вышедших из строя задвижек на краны. Имеются краны с удлиненным штоком для подземной установки.

На предприятии Луганский завод трубопроводной арматуры «Спецавтоматика» через Торговый Дом «МАРШАЛ» можно заказать широко известные покупателю шаровые краны, выпускаемые под торговой маркой «МАРШАЛ»: из углеродистой стали или из коррозионностойкой стали, сварной разборный или цельносварной неразборный, литой разборный или литой неразборный, укороченный или неукороченный, с фланцевым, муфтовым или под приварку соединением, полнопроходной или неполнопроходной, без привода, с редуктором или под привод (электрический, пневматический, гидравлический).

Для выбора того или иного крана необходимо знать определенный минимум характеристик, которые, как правило, указываются в паспортах на изделие.
В качестве примера ниже приведен перечень технических характеристик, указываемых в паспорте на кран шаровой марки «МАРШАЛ» 11с67пСФ:
Условный диаметр…………………………………….200 мм (250,300, 350,400,500,600мм)
Рабочее давление, не более…………………………..1.6МПа; (2.5МПа;4.0МПА)
Температура рабочей среды………………………….от -40 оС до 180оС
Рабочая среда………………………………………….вода, газ, нефтепродукты и другие неагрессивные среды, нейтральные к материалам деталей крана
Класс герметичности………………………………….А ГОСТ 9544-2005
Климатическое исполнение…………………………..У1, ХЛ1 ГОСТ15150
Температура окружающей среды…… ……….не ниже — 40 оС (У1), не ниже — 40 оС (ХЛ1)
Количество рабочих циклов…………………………..не мене 10 000
Полный срок службы………………………………….не менее 10 лет
Присоединение к трубопроводу………………………..фланцевое
Управление…………………………………………….редукторное
Краны изготовлены в соответствии с ГОСТ28343 (ИСО7121)
Строительные длины………………………………….ГОСТ 28908, ГОСТ3706 (ИСО5702)
Размер фланцев………………………………………..ГОСТ12815 (ИСО7005).

Наряду с достоинствами шаровые краны обладают и рядом недостатков, которые необходимо учитывать при выборе арматуры.
Недостатки шаровых кранов:

• невозможность использования стандартных шаровых кранов в качестве регулирующей и дроссельной арматуры;
• повышенные требования к чистоте рабочей среды, проходящей через кран, особенно к наличию твердых частиц;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении;

Таким образом, проведя краткий анализ современных запорных устройств, можно сделать вывод о том, что каждый из рассмотренных типов запорной арматуры обладает определенными преимуществами и недостатками, зная которые можно наилучшим образом определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Запорная арматура необходима для контроля различных газов и жидкостей, транспортируемых по трубопроводу. Ее можно разделить на арматуру общетехнического назначения и используемую в особых условиях.

Материалом для создания арматуры служат чугун и сталь. Такой выбор материала обусловлен тем, что внутренняя поверхность арматуры должна выдерживать взаимодействие с химически активными средами и быть устойчивой к коррозии, которая может привести к нарушению герметизации и утечке среды.

Без арматуры безопасное использование трубопровода невозможно.

Полнооткрывающаяся арматура, а именно пробковые краны, вентили, арматура с проходным каналом, имеющая строение трубки Вентури, относится к запорной.

Любое запорное устройство обладает следующими характеристиками:

• диаметр трубопровода, на который оно монтируется;
• значение избыточного давления в трубе при температуре 20 °C.

Бывает четыре вида запорной арматуры.

Краны – самый популярный вид запорных деталей. Он используется при работе с разными средами: жидкостями, газом, паром. Его размер может быть о двух с половиной сантиметров до восьми, а масса – от 0,5 кг до девяти. Присоединяют краны к трубе с помощью фланца, муфты или сварки.

По структуре краны делят на пробковые и шаровые.

Пробковые краны обычно используются при транспортировке природного газа, нефти, воды, пара, смазочных масел. У устройств такого типа есть ряд существенных недостатков:

• необходимо постоянно следить, чтобы кран не прикипел к корпусу;
• необходимость использовать редуктор, чтоб создать большой крутящий момент;
• они могут изнашиваться неравномерно, что может вызвать разгерметизацию трубы.

Шаровые краны представляют собой деталь, состоящую из корпуса и пробки, и используются для трубопроводов с большим диаметром, если температура рабочей среды будет неизменной. Такие краны характеризуются небольшим размером. В настоящее время они используются в основном в бытовых условиях: в водопроводах и системе отопления, бытовых приборах, использующих воду и т. д.

По принципу герметизации краны классифицируют на натяжные и сальниковые. Основные детали сальниковых кранов изготовляются из чугуна. Их устанавливают на трубах, по которым осуществляется транспортировка текучих сред. Сальниковые краны эксплуатируются при температуре до 100 °C.

Вентили

Запорные вентили используются только для перекрытия потока и не позволяют влиять на давление в трубопроводе. Размер не больше 300 мм в диаметре прохода. Конструкция включает в себя золотник, установленный на опускающемся шпинделе. Когда рабочую среду перекрывают, золотник опускается на седло. Чтобы избежать гидроудара, он движется параллельно потоку.

По способу герметизации вентили бывают:

• сальниковые;
• сильфонные;
• диафрагменные.

Как правило, большие вентили соединяют с трубой посредством фланцевого соединения, а для закрепления маленьких используются муфты. Для работы в условиях высокого давления используются устройства с толстыми стенками, которые подсоединяются к трубам с помощь сварки.

Управление осуществляется с помощью маховика или электропривода. Некоторыми из них можно управлять на расстоянии.

Выбирая вентиль, нужно ориентироваться на температуру вещества, которое будет транспортироваться по трубам.

Для рабочей среды, температура которой не будет подниматься выше 50 °C, используются устройства из чугуна, соединенные с трубопроводом с помощью муфты. Уплотнительное кольцо у них сделано из кожи, а прокладки паронитовые. Сальники заполнены асбестом.

Если диапазон температур узок и находится строго в промежутке между 45 и 50 °C, можно установить устройства с электромагнитным приводом. Золотник и крышка у них стальные, а корпус выполнен из ковкого чугуна. Во время монтажа электропривод должен быть установлен в положении сверху.

Вентили устанавливаются только в тупиковых частях системы подачи жидкости, а также используются для сильфонного уплотнения шпинделя.

Заслонка

Заслонки монтируются на трубопроводах, диаметр которых около 2200 мм. Их можно использовать при условии, что давление в трубах будет невысоким. Управление осуществляется вручную, с помощью гидро- или электропривода. Привод есть только у заслонок с диаметром от 300 до 1600 мм и номинальным давлением 1,0 МПа.

Заслонки с электроприводом нужно устанавливать так, чтобы он был наверху, а приводной вал при этом располагался вертикально. У заслонок без привода ограничений в установке нет.

Заслонка устроена очень просто, но при этом она не уступает другим видам запорной арматуры по эффективности.

Запорным механизмом служит поворотный диск, который может двигаться вокруг своей оси, находящейся перпендикулярно или под углом к потоку. У большинства заслонок корпус изготовлен из чугуна, а поворотный диск – из стали. Благодаря тому, что чугун способен контакт с химическими веществами, заслонку можно использовать для трубопроводов, по которым транспортируются кислоты и щелочи.

Для установки применяется фланцевое соединение или сварка.

На водопровод устанавливают бесфланцевые заслонки. В канавке поворотного диска такой заслонки вставлено резиновое кольцо, уплотняющее запорный механизм. Корпус выполнен из чугуна, поворотный вал является стальным.

У этого типа запорной арматуры есть ряд достоинств:

• низкая цена;
• небольшой вес;
• они просты в эксплуатации;
• способны пропускать рабочую среду, в которой содержатся твердые частицы;
• они практически не ломаются и редко нуждаются в ремонте.

Задвижка и ее отличия от заслонки

Из-за особенностей строения использование заслонок является целесообразным только на магистралях и технологических производствах. В отличие от них, в конструкцию задвижек входит шпиндель, который в зависимости от вида может быть выдвижным или невыдвижным.

Задвижки с выдвижным шпинделем могут быть дополнительно оснащены электроприводом. Благодаря этому их контроль может осуществляться на расстоянии.

Задвижки используются в трубопроводах с неагрессивной рабочей средой. Они способны выдерживать высокие температуры и давление.

При работе с топливным газом, температура которого может достигать 100 °C, используются двухдисковые клиновые задвижки из чугуна. Шпиндель у них невыдвижной. Прокладочным материалом является паронит. На дисках и корпусе находятся чугунные кольца, которые служат для повышения плотности запорного механизма. У таких заслонок нет дистанционного управления.

Для работы с коксовым газом на трубы монтируют двухдисковые клиновые задвижки, у которых шпиндель выдвигается. Все детали, кроме стального шпинделя, создаются из ковкого чугуна. Задвижки с диаметром 1300 мм выдерживают температуру 200 °C и рабочим давлением 1,8 МПа. Устройства с диаметром 1500 мм используются в условиях рабочего давления 0,05 МП и 85 °C.

Контроль осуществляется с использованием электропривода мощностью 3 кВт.

На трубы, по которым перекачивают нефть и масло, устанавливают сварные клиновые задвижки из стали. Шпиндель у них выдвигается. Они выдерживают до 250 °C. Положение при установке может быть любым.

Какая запорная арматура нужна при работе с агрессивными средами

При работе с агрессивными средами используются краны, вентили и задвижки. Чтобы правильно подобрать арматуру, нужно принять во внимание вещество, с которой она будет контактировать.

Благодаря герметичному соединению седла и золотника и незначительному уровню трения, в таких условиях преимущественно используются вентили. Для работы в жидких средах рекомендуется применять вентили из латуни. Если работать приходится в условиях высокой температуры, устанавливаются сильфонные вентили, способные работать при нагреве до 350 °C.

Для того чтобы запорную арматуру можно было использовать при работе с агрессивными веществами, она должна обладать коррозионной стойкостью, поэтому популярными стали фланцевые вентили, изготовленные из фарфора и покрытые глазурью для защиты от коррозии. Применяются также диафрагмовые вентили, на которые нанесено покрытие из резины.

Реже всего для работы с агрессивными веществами применяются задвижки, так как их необходимо покрывать коррозионностойкой сталью, что является нерентабельным. Кроме того, если у задвижки выдвижной шпиндель, то она требует регулярного ремонта.

Каждый человек, независимо от того, где он живет, использует в своей жизни запорную арматуру. Любые трубопроводы всегда снабжены устройствами, делающими их и безопасной.

Запорная трубопроводная арматура предназначена для того, чтобы человек мог управлять потоком рабочей среды, движущейся по трубопроводу. Причем совершенно не важно, чем именно является рабочая среда – водой, паром, газом, нефтепродуктами, агрессивными веществами – без запорной арматуры эксплуатация трубопровода невозможна.

Виды запорной арматуры

Материалами, наиболее часто используемыми для производства запорных устройств, являются латунь, бронза, стали и

Основными характеристиками запорных устройств являются:

• диаметр присоединяемого к нему трубопровода;
• величина избыточного давления в трубопроводе при температуре +20 градусов.

Существует несколько типов устройств, относящихся к запорной арматуре:

• заслонки;
• задвижки;
• вентили.

Для того чтобы определить необходимый тип арматуры, нужно знать, в каких условиях он будет работать. Это необходимо, потому водяных трубопроводов, газовых магистралей и систем, предназначенных для перекачки агрессивных веществ используются совершенно разные типы оборудования.

Виды запорных кранов

Запорные краны широко используются при устройстве любых трубопроводов. Они могут крепиться к трубам при помощи одного из двух видов соединения: фланцевого или муфтового. Случается, что патрубки кранов приваривают к трубопроводам.

Все краны делятся на:

• пробковые;
• шаровые.

Пробковый кран по форме напоминает усеченный конус. Это самый древний вид запорных устройств.
В настоящее время эти устройства используются в основном , рабочей средой которых являются:

• нейтральные и топливные газы;
• фенол;
• нефть;
• смазочные масла;
• вода.

Большими недостатками этих кранов являются:

• для управления краном необходим большой крутящий момент, что требует использования редуктора;
• во избежание прикипания крана к корпусу необходимо его постоянное обслуживание;
• герметичность крана зависит от такой сложной операции как притирание его к корпусу;
• велика вероятность неравномерного износа устройства, что угрожает герметичности системы.

Шаровый кран представляет собой устройство, состоящее из корпуса и пробки. Корпус неподвижен, а пробка вращается, пропуская рабочую среду или перекрывая ее.

Шаровые краны различаются в зависимости от формы поверхности на:

• конические;
• сферические;
• цилиндрические.

При изготовлении шаровых кранов используют широкий ряд материалов: титан, чугун, сталь, цинк, керамику, пластмассу.
В основном областью их применения являются:

• для подачи воды и отопительные;
• устройства подключения бытовой техники, где необходимо периодическое поступление воды;
• развязки и ответвления трубопроводов;
• промышленные и пищевые установки.

Кроме того, надежность конструкции этих запорных устройств, их стойкость к перепадам температуры и некоторым химическим веществам, позволяют использовать эти , где рабочей средой являются агрессивные вещества.

Среди важных характеристик шаровых кранов есть такой показатель как способ монтажа. Согласно ему, краны могут быть:

• муфтовыми – используются в трубопроводах небольшого диаметра;
• фланцевыми – которые используют в трубопроводах диаметром больше 50 мм, выдерживают довольно большие нагрузки (могут использоваться в промышленности);
• штуцерными – легко выдерживают многократную разборку, поэтому используются в основном в промышленных установках;
• приварными – крепятся исключительно посредством сварки, используются в агрессивных средах;
• комбинированными – сочетают несколько вариантов крепления.

Запорные заслонки

Они используются в основном на трубопроводах большого диаметра при условии невысокого давления рабочей среды.

Запорным органом заслонки является диск, который способен вращаться вокруг собственной оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению движения рабочей среды. Требования к герметичности заслонок значительно ниже, чем к кранам.

Управление заслонкой может быть:

• с помощью электропривода;
• с помощью гидропривода.

Как правило, корпус заслонки выполняется из чугуна, а поворотный диск делают из стали.

Стойкость чугуна к воздействию химических веществ позволяет устанавливать заслонки там, где перекачиваются щелочи, кислоты и корродирующие стоки.

Заслонки врезают в трубопровод при помощи фланцевого соединения или сварки. Это вид запорной арматуры практически не требует обслуживания.

Особенность заслонок является то, что они в состоянии пропускать рабочую среду, содержащую твердые частицы.

Запорные задвижки

Они предназначены для перекрытия потока неагрессивной рабочей среды с высокими показателями давления и температуры. Они чаще всего используются в системах магистральных трубопроводов, относящихся к жилищно-коммунальному хозяйству, в водо- и газоснабжении, нефтепроводах, на энергетических объектах.

Запорный элемент задвижки перемещается перпендикулярно направлению движения рабочей среды.
Задвижки, в зависимости от устройства рабочего органа, делятся на:

• клиновые – ввиду сильного трения в закрытом состоянии со временем могут терять герметичность;
• шиберные (параллельные) – используются при одностороннем движении потока рабочей среды при не слишком высоких требованиях к герметичности (используются на трубопроводах, транспортирующих стоки, шламы и другие среды с механическими примесями).

Наиболее часто используются задвижки, оснащенные электроприводом, который позволяет быстро перекрывать поток.

• небольшое гидравлическое сопротивление;
• простота конструкции;
• возможность использования в различных условиях;
• возможность пропускать поток в любом направлении;
• высокая герметичность;
• высокая ремонтопригодность.

Запорные вентили

Это широко используемая запорная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока рабочей среды. Вентиль не в состоянии регулировать

Такое устройство как вентиль, должно всегда находиться в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. Устанавливать его можно в любом положении.

Вентиль состоит из золотника, который находится на опускающемся шпинделе. При закрытии вентиля золотник опускается на седло и перекрывает поток. При этом запорный орган вентиля движется параллельно потоку, что предотвращает возникновение гидроудара.
По типу герметизации вентили делятся на:

• сальниковые;
• сильфонные;
• диафрагмовые.

Эти устройства снабжены патрубками, посредством которых их врезают в трубопровод. Если вентиль предназначен для работы в условиях высокого давления, он имеет толстые стенки и крепится к трубам посредством сварки.

Вентили больших размеров могут фланцев, а маленькие – при помощи муфтовых соединений. Управление вентилями может осуществляться как вручную, так и при помощи электродвигателя. Есть варианты с дистанционным управлением.

Чугунные муфтовые вентили используются при прокачке воздуха или воды, рабочая температура которых не превышает + 50 градусов.Латунные муфтовые вентили отличаются небольшим весом и хорошо показали себя в системах с высоким давлением. Перепады давления им не страшны.

Чугунные вентили с электромагнитным приводом используются на трубопроводах, по которым движутся вода или воздух с температурой не более + 50 градусов.

Арматура для агрессивных сред

При работе в условиях агрессивной среды наиболее часто используются вентили, благодаря герметичному примыканию седла и золотника и практически полному отсутствию трения.

В агрессивных средах очень хорошо показывает себя латунь, поэтому латунные муфтовые вентили наиболее часто используют в жидких средах.
При высокой температуре рабочей среды лучше использовать сильфонные вентили, способные выдержать нагрев до +350 градусов. Они очень надежны и гарантируют высокую герметичность в тех соединениях, где недопустима утечка рабочей среды в атмосферу.

В агрессивных средах очень важна коррозионная стойкость запорной арматуры, поэтому здесь нередко используют фарфоровые фланцевые вентили.

Его корпус полностью изготовлен из фарфора, а антикоррозионным покрытием является глазурь, нанесенная на его поверхность.

Встречаются в сложных и диафрагмовые вентили, имеющие защитное покрытие из резины.

Таким образом, зная особенности запорной арматуры, не так сложно подобрать те изделия, которые необходимые для работы в конкретных условиях.

Современные трубопроводы сложно представить без запорной арматуры. Задвижки, затворы, вентиля, клапана – все эти изделия позволяют регулировать давление в системах трубопроводов вплоть до полного перекрытия транспортируемой среды. Запорная арматура устанавливается на любом типе трубопровода – нефть, газ, пищевое производство, вода, пар и т.д. Ассортимент запорной арматуры разнообразен, и подбирается под любую транспортную среду и условия. Самой объемной группой запорно-регулирующей арматуры по распространению являются задвижки. Широкое применение задвижки получили благодаря универсальности конструкции и высоким эксплуатационным показателям (температура окружающей и транспортируемой среды, давление, щелочные/кислотные среды и т.д.). По степени герметичности задвижки делятся на классы А, В, C, D, B1, C1, D1. Классы герметичности регламентируются по ГОСТ 9544-2005.

• Клиновые задвижки
• Параллельные задвижки
• Шланговые задвижки
• Шиберные (или ножевые) задвижки

Если абстрагироваться от нюансов, строение задвижки в общих чертах представляет собой стальной или чугунный корпус и крышку, которые соединены между собой. От корпуса отходят присоединительные патрубки, через которые запорная арматура врезается в трубопровод. По вариативности видов присоединений можно выделить основные типы задвижек:

• Приварные – патрубки представляют собой трубы соответствующие диаметру трубы, которые с помощью электродуговой сварки врезаются в трубопровод. Встречаются не так часто.
• Фланцевые. На концах патрубков находятся фланцы, через которых и происходит монтаж на трубопроводе. Такой тип соединения более распространен, т.к. позволяет произвести быстрый герметичный монтаж задвижки, а так же обеспечивает дальнейший простой демонтаж арматуры, если таковой понадобится.
• Муфтовые задвижки – самый редкий вид присоединения, встречается до диаметра 50 мм.

Основной запорной деталью в задвижке является клин (который может быть обрезиненным, а может быть стальным). При прокручивании штока (шпинделя) клин перемещается в теле задвижки перпендикулярно движению потока среды трубопровода. В закрытом состоянии клин герметично прилегает к уплотнительным седлам, которые располагаются с двух сторон от клина чаще всего под углом. При вращении маховика (или штурвала) происходит прокручивание шпинделя вокруг своей оси, что приводит в движение сам клин. Это очень упрощенная схема клиновой задвижки, которая может отличаться в деталях у разных производителей.

Корпус задвижек может быть выполнен из латуни, бронзы, стали и чугуна. Латунные и бронзовые задвижки выпускаются в муфтовом исполнении и используются крайне редко. Стальные задвижки чаще используются при высоких температурах внутренней среды. Чугунные задвижки устанавливаются на большинстве объектов ЖКХ ввиду дешевизны и простоты монтажа, но требуют бережного отношения при установке, так как чугун очень хрупок и может расколоться при ударах, скручивании и сжатии.

В последнее время большую популярность приобрели задвижки, оснащенные электроприводом. Электропривод позволяет быстрее открыть или закрыть запорный механизм, причем делать это удаленно. Достаточно одного оператора, который будет контролировать работу задвижек на участке трубопровода.

Конструкционные типы задвижек

Так как устройства задвижек незначительно, но все же отличаются, есть смысл остановиться на каждом типе подробнее.

Клиновые задвижки — в подобных задвижках используется жесткий, обрезиненный или двусторонний клин, который плотно примыкает под углом к седлам и герметично перекрывает поток. В зависимости от эксплуатационных параметров выбирают тот или другой вариант клина:

• Жёсткий клин – позволяет достичь надежной герметичности узла, но требует высокой точности подгонки клина и уплотнительных седел (в идеале вытачивается идентичный угол на клине и седлах, только так достигается высокая герметичность устройства). Основными недостатками можно считать частые заклинивания из-за перепадов температур во внутренней среде, а так же износа резиновых прокладок и уплотнительных колец. Если механизм задвижки заклинило, то открыть ее очень сложно!
• Двухдисковый клин – такой вариант исполнения запорного механизма подразумевает два диска, соединенных между собой. Благодаря такой конструкции клин самовыравнивается при примыкании к уплотнительным седлам, что позволяет допустить некоторые огрехи при вытачивании угла седел и клина. Невзирая на то, что двухдисковый клин усложняет механизм запорной арматуры и повышает стоимость изделия в целом, плюсы такого варианта очевидны – долгий срок службы резиновых уплотнителей, надежная герметичность, меньше усилий, требуемых для открытия/закрытия механизма.
• Упругий клин – это разновидность двухдискового запорного элемента. Два диска стыкуются между собой упругим материалом, способным деформироваться и подгоняться под седла при закрытии затвора. Таким образом, упругий клин представляет собой золотую середину между жестким клином и двухдисковым. Например, упругий клин позволяет пренебречь точной подгонки к седлам, а его строение более надежное, чем у двухдискового механизма.

Параллельные задвижки от всех остальных отличаются тем, что уплотнительные кольца расположены не под углом, а строго параллельно, и сам запорный механизм представляет собой два диска, которые с помощью особого клина плотно прилегают к уплотнительным седлам.

Шиберные задвижки (которые чаще называют ножевыми) – еще более простая конструкция, в которой затвор расположен строго перпендикулярно току среды. Чаще всего устанавливается на канализациях, пульпопроводах и прочих системах, где среда густая и не требуется высокая герметичность узла. В таком случае запорный элемент как бы разрезает транспортируемый поток, за что задвижки и получили название ножевые.

Шланговые задвижки – самый необычный вид задвижек, принципиально отличающийся от остальных и встречающийся наиболее редко. Такой тип задвижек не имеет ни уплотнительных седел, ни запорного элемента как такового. Представляет собой резиновый шланг, транспортирующий чаще всего вязкую среду и проходящий через тело задвижки. С помощью штока шланг пережимается и полностью перекрывает движение в путепроводе. Обычно такие задвижки используются на трубопроводах небольшого диаметра, где в качестве среды выступают пульпа, шлам, различные примеси и т.д.

Расположение шпинделя

По типу выдвижения шпинделя задвижки можно разделить на две большие группы:

• Задвижки с выдвижным шпинделем – представляют собой конструкцию, где шпиндель вынесен за пределы корпуса задвижки, не контактируя с транспортируемой средой. Таким образом, резьбовое соединение доступно для ухода и осмотра и не подвергается коррозии в теле задвижки. Но такая конструкция имеет ряд минусов – из-за того, что при открытии потока шпиндель выдвигается из задвижки на длину, равную как минимум диаметру трубопровода, требуется место для легкого доступа к такому механизму. Из-за особенностей конструкции увеличивается масса и строительная высота, что тоже важно учитывать при проектировании трубопровода. Зато такие изделия можно устанавливать на особо важные объекты, так как срок службы сальников и прочих рабочих элементов механизма увеличен, и есть возможность контролировать состояние резьбы шпинделя и проводить своевременный ремонт и обслуживание.
• Задвижки с невыдвижным шпинделем – в таких устройствах ходовой узел гайка-шпиндель находятся полностью в теле задвижки, не выдвигаются за пределы задвижки и контактируют с транспортируемой средой. Ввиду этого шпиндель и уплотнительные элементы подвергаются коррозии среды. Такие задвижки рекомендуется ставить на трубопроводы, транспортирующие воду, нефть и прочие неагрессивные жидкости без примесей, так как в ходе эксплуатации невозможно следить за состоянием шпинделя и произвести плановый ремонт, не разбирая задвижку. Из-за этого такую арматуру не рекомендуется ставить на особо важные трубопроводы, зато они незаменимы в узких колодцах и других труднодоступных местах из-за относительно небольших габаритов.

Преимущества и недостатки задвижек

Задвижки – самый популярный тип запорной арматуры, применяющийся в нашей стране. Это обусловлено следующими преимуществами:

• Относительно простая конструкция запорного механизма;
• Сравнительно небольшая монтажная длина, что удобно для колодцев, нефтяных скважин и т.д.;
• Вариативность использования – задвижки можно применять на различных типах трубопроводов с самыми разными эксплуатационными параметрами;
• Возможность изменения направления потока транспортируемой среды в обратную сторону.
• Невысокое гидравлическое сопротивление;

Последний благоприятный фактор повлиял на широкое применение задвижек на магистральных трубопроводах, где отсутствие гидравлического сопротивления подходит для высоких скоростей и давления транспортируемой среды.

К основным минусам задвижек можно отнести:

• Длительное время открытия/закрытия механизма;
• Увеличенную строительную высоту (особенно актуально для задвижек с выдвижным шпинделем, т.к. шпиндель выдвигается как минимум на диаметр условного прохода)
• Быстрый износ резиновых уплотнительных колец, трудоемкий ремонт и обслуживание деталей внутри корпуса задвижек;
• Дорогой ремонт при невысокой цене на задвижки – зачастую ремонт задвижки составляет минимум 50% от ее первоначальной стоимости.

Запорная арматура

Трубная (a. valving fittings, valve accessories; н. Absperrarmatur, Verschluβarmatur; ф. accessoires d"arret, robinetterie; и. armadura de cierre ) - устройства для управления потоками транспортируемых материалов (природных газов, нефти и др.) в трубопроводах, котлах, агрегатах, резервуарах и др. техн. сооружениях; наиболее распространённый трубопроводной арматуры. Kрепится на трубах c помощью присоединит. патрубков (муфтовых, фланцевых, цапковых или штуцерных) или приваривается. Pазличают З. a. общетехническую и спец. назначения. Hаиболее широкое применение в пром-сти получила З. a. общетехн. назначения, к-рая используется при транспортировании неагрессивных жидкостей и газов. З. a. спец. назначения предназначена для коррозионных, агрессивных или токсичных сред, a также высоких давлений, низких и сверхнизких темп-p, вакуума и т.д. и изготовляется из легир. хромоникелевой стали. Oсн. конструктивные элементы З. a. - корпус и затвор. B зависимости от формы затвора и характера перемещения его в корпусе во работы З. a. подразделяется на краны, клапаны (вентили), задвижки и заслонки (поворотные или дисковые затворы). Kраны монтируются на магистральных газопроводах, газосборных коллекторах, установках сбора и подготовки газа и т.д. Kорпус крана - разъёмный или сварной. Форма затвора - коническая (пробковые краны), цилиндрическая и шаровая (рис. 1).
гидропривод; 2 - шпиндель; 3 - корпус; 4 - ; 5 - затвор">
Pис. 1. Kран c шаровым затвором: 1 - гидропривод; 2 - шпиндель; 3 - корпус; 4 - седло; 5 - затвор.
Pазличают краны равно- и неравнопроходные (диаметр проходного канала арматуры соответственно равен или меньше внутр. диаметра трубопровода). Первые обладают значительно меньшим гидравлич. сопротивлением, повышенной степенью герметичности, уменьшенными размерами и весом, допускают очистку полости трубопроводов скребком и др. очистными устройствами; вторые применяются в случае, если повышенный перепад давлений, возникающий на них, не влияет на эксплуатац. режим трубопровода. B случае подземной установки краны оснащаются дополнительно колоннами co шпинделем-удлинителем. Для герметичности и уменьшения трения между корпусом крана (c конич. и цилиндрич. затворами) и затвором вводят уплотнит. смазку. Герметичность кранов c шаровым затвором обеспечивается набивкой уплотнит. смазки (пасты) между затвором и сёдлами, a также за счёт резиновых колец, расположенных на сёдлах. Управление кранами осуществляется c помощью ручного механич., электрич., пневматич. и гидравлич. приводов (более экономичны и обеспечивают плавность и равномерность поворота затвора). Изготовляются краны c диаметром условного прохода (Дy) от 15 до 1400 мм (номинальный диаметр отверстия, служащего для прохождения транспортируемых материалов), на условное давление (Py) от 0,1 МПa до 16 МПa (наибольшее избыточное рабочее давление при t 20°C, при к-ром обеспечивается длит. и безопасная работа арматуры) и темп-py; транспортируемых материалов от -60°C до +80°C, окружающей среды от -60°C до +40°C. Перспективными являются краны co сварным корпусом, шаровым полнопроходным затвором, поверхность к-рого покрыта хромом, никелем или хромоникелем, постоянно прижатыми сёдлами, гидравлич. приводом, местным и дистанц. управлением, снабжённые автоматами аварийного закрытия. Широкое применение в CCCP нашли также краны c шаровым затвором, изготовленные фирмами Франции, Италии, Японии, ФРГ и з-дами Чехословакии.
Kлапаны (рис. 2) используются в осн. для подключения контрольно-измерит. приборов, a также на тупиковых участках трубопроводов, технол. обвязках котлов, агрегатов, резервуаров и др. установок.

Пo конструкции корпуса клапаны подразделяются на проходные, угловые, прямоточные и смесительные, затвора - тарельчатые, мембранные и шланговые, шпинделя - c вертикальным и угловым его расположением (по отношению к направлению транс- портируемого потока). Герметичность клапанов по седлу достигается притиркой уплотнит. поверхностей либо размещением на затворе уплотнит. колец из мягких металлов или неметаллич. материалов, по шпинделю - может регулироваться подтяжкой сальникового соединения. Перемещение затвора осуществляется c помощью маховика или привода (пневматич., ручной механич., электромагнитный; наиболее распространены первые). Kлапаны харак- теризуются сравнительно небольшим ходом затвора, необходимым для полного перекрытия сечения трубопровода, a также возможностью дросселирования потока; изготовляются в связи c высоким гидравлич. сопротивлением и необходимостью преодоления при закрывании значит. давления co стороны транспортируемого материала c Дy до 300, реже до 400 мм. Pаботают при больших перепадах давления на затворе и конечных величинах рабочих давлений - Py до 250 МПa, a также темп-pax транспортируемого материала от -200 до 450°C. Для малых диаметров труб наиболее рациональной является конструкция клапана c затвором в виде конусной тарелки, для больших - плоской.
Ha устье скважины, a также на трубопроводах, транспортирующих , нефтепродукты, воду и пар, устанавливают задвижки (рис. 3).

B зависимости от диаметра проходного канала различают задвижки равно- и неравнопроводные, по принципу действия затвора - c одно- и двусторонним принудит. уплотнением, a также самоуплотняющиеся, по конструкции затвора (б.ч. задвижек) - клиновые и параллельные. Kлиновые задвижки относительно просты по конструкции, надёжны в работе, однако отличаются возможностью заклинивания при резком изменении темп-ры, нарушением герметичности вследствие загрязнения уплотнит. поверхностей, кроме того, нек-poe затруднение вызывает подгонка клина к корпусу задвижки. Параллельные - подразделяются на задвижки c распорными клиньями, самоуплотняющиеся (без распорных устройств), механич. управляемыми дисками co смазкой (наиболее распространены первые и последние). Задвижки co смазкой обладают повышенной степенью герметичности, но сложны в изготовлении и требуют более тщательного ухода в процессе эксплуатации. Для всех видов задвижек характерен небольшой допускаемый перепад давления на затворе. Привод - ручной механический, электрический (более распространён), пневматич. или гидравлич. Bыпускают задвижки c Дy от 50 до 2000 мм, Ry от 0,4 МПa до 16 МПa, на темп-py транспортируемой среды до 450°C. Hаиболее рац. конструкция - задвижки co смазкой, параллельным затвором и электрич. приводом.
B случае большого диаметра, малых давлений транспортируемого материала и пониженных требований к герметичности запорного органа на трубопроводах, транспортирующих воду, нефть, нефтепродукты и неагрессивные , устанавливают заслонки (рис. 4).


Герметичность их достигается размещением на затворе, реже в корпусе резиновых уплотнит. колец. Управление заслонками малых диаметров осуществляется вручную, c помощью рычага, больших - c помощью привода (ручного механического, пневматического, электрического или гидравлического). Заслонки характеризуются относит. простотой конструкции и управления, малой металлоёмкостью и габаритными размерами, однако в связи c неравнопроходностью и сложностью обеспечения герметичности затвора применение их затрудняется. Заслонки выпускают c Дy до 2200 мм, Py до 1 МПa, на темп-py транспортируемого материала от -45 до +100°C. Литература : Cовременные конструкции трубопроводной арматуры, Под редакцией Ю. M. Kотелевского, M., 1970; Aндреев Г. C., Запорная арматура, 2 изд., Л., 1974. H. M. Лебедев, Г. C. Грунтенко.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .