Соединительная арматура

Трубопроводная сеть любого назначения – это серьезная инженерная конструкция, в которой каждая деталь несет на себе определенную функциональную нагрузку, отвечает за качество, безопасность, бесперебойность работы сети. Но магистраль не состоит из одних лишь труб, необходима еще и арматура. Конструкционное решение таких деталей по сложности, материалу изготовления (сталь, чугун, латунь, пластик), видам и назначению разнообразны. Она используется для стальных, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых систем. Широкий ассортимент этих изделий классифицирован

Что же такое — «арматура трубопроводная»? Это механизм, работа которого заключается в изменении сечения проводящего просвета трубопровода с целью организации движения (регулировка, отключение, смешивание, сброс, распределение) одного или нескольких потоков жидких, газообразных, порошкообразных веществ, согласно техническим параметрам давления, температуры, мощности, направления и физико-химического состояния рабочей среды. Классификация довольно обширна, такие элементы делятся по разным критериям.

1. По выполняемым функциям:

• запорная – герметично перекрывает движение вещества в магистрали в момент закрытия, также обеспечивает проходимость без сопротивления при открытии механизма (кран, вентиль, заслонка, задвижка). Необходимость в данном процессе возникает периодически по техническим требованиям. К запорным относится элемент для спуска рабочей среды из емкости или поступления в контрольно-измерительные приборы;
• регулирующая – позволяет менять параметры температуры, давления, напора, уровня, расхода транспортируемого вещества (вентиль, самодействующий клапан, конденсатоотводчик, регулятор уровня). Редукционная или дроссельная арматура трубопроводов регулирует давление посредством гидравлического сопротивления;
• предохранительная – автоматически срабатывает на открывание клапана при давлении, превышающем норму, во время чего происходит сброс избытка проводимой массы (предохранительный клапан, мембранный предохранитель, перепускной клапан);
• защитная – отключает оборудование, участок трубопровода при аварийном изменении показателей проводимого вещества или блокирует обратный ток рабочей среды, защищая трубопровод и оборудование от аварийных ситуаций (обратный клапан, пневмозадвижки, отсечный клапан);
• фазоразделительная – разделяет проводимую среду, находящуюся в разных фазах состояния (удаление конденсата, масло/газо/воздухоотделение);
• распределительно-смесительная – распределяет поток вещества в заданных направлениях, либо смешивает потоки в единый (распределительный кран/клапан, смеситель, трехходовая арматура);
• контрольная – определяет уровень, движение проводимой массы (датчик уровня, пробко-спускные краны)

4. По способу герметизации:

• сальниковая – достигается уплотнением контакта штока и шпинделя сальниковой набивкой (шнуры из асбестовых или пеньковых волокон, пропитанные герметизирующим составом, фторопластовая набивка);
• мембранная – уплотнение за счет мембраны (упругий эластичный диск), которая зажимается между крышкой и корпусом арматуры;
• сильфонная – подвижные элементы уплотнены сильфонным узлом (гофрированная трубка);
• шланговая – в конструкцию арматуры включен эластичный шланг, который пережимается, герметично отсекая поток.

5. По области применения:

1. специальная – изготавливается на заказ с определенными требованиями для выполнения специфических задач. Арматура трубопроводная такой разработки используется в лабораторных исследованиях, испытаниях, оборонном комплексе, АЭС;
2. общего назначения – изделия серийного выпуска, которые широко используются в промышленности, системах ЖКХ (водопровод, отопление), других производственных отраслях. К ним относятся:
3. пароводяная – широко применяется во всех сферах, где трубопровод работает с водой, рассчитана на различный спектр диаметров и рабочего давления;
4. газовая – применима к трубопроводам газоснабжения с требованиями для пожароопасной, взрывоопасной среды. Отличается прочным, герметичным соединением;
5. нефтяная – устойчивая к агрессивной среде арматура, устанавливаемая на трубопровод с нефтяным потоком или нефтепродуктами;
6. химическая – разрабатывается из материалов, устойчивых к окислению, для трубопроводов химической промышленности с очень агрессивной рабочей средой;
7. энергетическая – вид трубопроводной арматуры, сопряженной с работой энергетических котлов, установок, турбин с повышенным давлением (более 300 атм) и температурой пара (более 500^оС);
8. судовая – применяется на флоте, судостроении, морских сооружениях в условиях работы с нестабильным положением и суровым морским климатом;
9. резервуарная – монтируется на емкостях для сброса наполняющей среды (дренажная арматура), имеет один присоединительный патрубок.

10. По типу перемещения рабочего механизма выделяют такие виды трубопроводной арматуры:

• кран – запирающий элемент, имеющий тело вращения, перемещается, вращаясь вокруг своей оси с произвольным расположением относительно направления потока;
• задвижка – элемент регулировки или запора перемещается перпендикулярно направлению потока, имеет крайние положения откр. и закр.;
• затвор (заслонка, герметичный клапан) – дисковидный элемент затвора вращается вокруг своей оси перпендикулярно или под углом относительно потока;
• вентиль (запорный клапан) – тело запирания и регулировки посажено на шпиндель, перемещается параллельно потоку возвратно-поступательно, перекрывая сечение в горизонтальной плоскости. Работает с газообразной и жидкой средой, бывает клапанный и шаровый

7. По условному давлению:

• вакуумная – изолирует часть или всю вакуумную камеру от системы откачки для управления последовательности процесса откачки;
• абсолютного давления (до 0,1 МПа) – применимы в оборудовании для измерения абсолютного давления среды трубопровода;
• малого давления (до 1,6 МПа) – бытовые металлопластиковые, полиэтиленовые, полипропиленовые водопроводы и системы из стали;
• среднего давления (до 10 МПа):
• высокого давления (до 100 МПа);
• сверхвысокого давления (более 100 МПа).

8. По рабочей температуре:

• криогенная (-150^оС и ниже);
• холодильного оборудования (от -60^оС до -150^оС);
• низкой температуры (от -20^оС до -60^оС);
• средней температуры (до 400^оС);
• высокой температуры (до 600^оС);
• жаростойкие (600^оС и выше).

В процессе монтажа трубопровода возникает необходимость соединения труб различающихся материалов (из стали, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых) и значений диаметра между собой или должен быть встроен фланцевый элемент в состав сети на участке особой важности, где возможна аварийная ситуация. В данном случае используется соединительная арматура – вспомогательные детали стыковки (фланцевые адаптеры, хомуты, соединительные муфты, заглушки, отводы, крестовины, тройники), не имеющие в своей конструкции запорно-регулирующего механизма.

Применение нержавеющей стали позволило получить качественно другой вид изделий, не взаимодействующих с рабочей средой (без изменения ее свойств). В пищевой промышленности такие детали трубопровода незаменимы, они экобезопасны, химически инертны, устойчивы по всем параметрам.

Арматура из нержавеющей высоколегированной стали (фланцевая, соединительная, краны, затворы, клапаны, конденсатоотводчики) включается в нержавеющий трубопровод, транспортирующий питьевую воду, молокопродукты, масла, алкоголь с возможностью очищения системы после цикла производства. В пивоваренной и винодельческой промышленности нержавеющие детали составляют системы с регулировкой температуры, давления, распределения, смешивания.

Работа атомной электростанции (АЭС) – сложное энергетическое производство повышенной опасности. Все оборудование должно работать точно «как часы», трубопроводная сеть не исключение. Она содержит большое количество арматуры, агрегатов, КИПиА.

Требования по установке трубопроводной арматуры на АЭС:

• движение рабочей среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе детали;
• запрещается применять арматуру не по назначению (запорную как регулирующую);
• все виды деталей должны иметь свободный доступ;
• арматура высоких температур должна закрываться съемной, разборной конструкцией с теплоизоляцией.

Соединение частей системы со средним и высоким давлением приварное (концы арматуры для АЭС делают под приварку) или фланцевое с наименьшим риском протечек. Материал изготовления – качественная сталь, устойчивая к агрессивной среде, нагрузкам, износу.

Предохранительной и защитной арматуре отводится важная роль. Для недопущения превышения давления, возникновения аварийной ситуации на парогенераторы двухконтурной АЭС устанавливают два предохранительных клапана (импульсные, рычажные, пружинные) — основной и вспомогательный. Обязателен сброс пара в барботер. Вывод дренажа из контуров АЭС осуществляется установленными последовательно двумя вентилями: сначала запорного, следом регулирующего. Запорный открывается полностью. Четко рассчитывается количество и места установки арматуры, применяется сложная система уплотнений в местах высокой радиоактивности среды. Арматура для АЭС после ремонта проходит ряд испытаний на давление с превышением рабочего на 25%.

Вспомогательные детали для металлопластиковых трубопроводов внутренней укладки используют для управления потоком воды или теплоносителя при разводке труб к приборам водопровода, водонагревания, отопления, сливам. Это краны, вентили, затворы, клапаны, задвижки, смесители, регуляторы давления, обратные клапаны, рассчитанные на работу с температурой среды до 95^оС и давлением в 16 атм.

Запорно-регулирующая трубопроводная арматура, виды соединительной арматуры полипропиленовых труб такая же, как и для полиэтиленовых. Рассчитана на давление до 20 атм, температуру среды до 90^оС. Многие производители сейчас выпускают модели полипропиленовых элементов с обоймой из никелированной латуни горячей прессовки, которая составляет монолитную конструкцию, устойчивую к тепловому деформированию.