Введение и задачи курса

В курсе "Трубопроводная арматура. Краткий курс" мы представляем основные сведения по трубопроводной арматуре. В курс входит обзор запорной, обратной, предохранительной, регулирующей арматуры и приводов, а также приборов управления трубопроводной арматурой, применяемой в большинстве отраслей промышленности.

Вы узнаете о базовых конструкциях, выборе, испытаниях, монтаже и обслуживании трубопроводной арматуры и применяемых стандартах.

Большое внимание уделено организационным проблемам применения арматуры и повышению ее эффективности. Для этого мы рассмотрим программы повышения эффективности применения арматуры на предприятиях-потребителях, основные проблемы при закупках арматуры, а также пути развития арматуры в будущем.

Материалы помогут Вам при контактах с инженерно-техническими работниками, специалистами, эксплуатирующими арматуру, занятыми проектированием, строительством и ремонтом трубопроводных систем.

При изложении материала применяется способ логического деления (в отличие от традиционного абзацного), что позволяет лучше структурировать и осваивать материал по смысловым единицам.

1. Трубопроводная арматура. Основные положения

1.1. Обзор основных тем

Тема 1. Теоретические сведения

Классификация трубопроводной арматуры. Типы арматуры: задвижки, клапаны, краны, дисковые затворы. Классификация арматуры по функциональному назначению: запорная, регулирующая, предохранительная, обратная и другие виды арматуры.

Принцип работы и базовые конструкции арматуры. Схема работы арматуры возвратно-поступательного и вращательного действия. Гидравлические процессы при работе арматуры. Схема работы регулирующей арматуры. Работа обратной арматуры. Работа предохранительной арматуры. Влияние среды на выбор арматуры. Прочие важные характеристики арматуры.

Расчеты арматуры. Для чего нужен расчет арматуры? Основы расчета. Упрощенный расчет пропускной способности арматуры.

Физические величины и единицы измерения, применяемые в расчетах арматуры. Основные физические величины. Основные понятия и определения. Единицы измерений физических величин.

Среды. Типы сред. Сравнение характеристик разных сред.

Тема 2. Виды арматуры

Общие характеристики. Термины и определения. Условия работы и выбор арматуры. Монтажные параметры арматуры. Гидравлические испытания и классы герметичности арматуры. Гидравлические характеристики и классы точности регулирующей арматуры. Сертификация арматуры на различные виды испытаний. Критерии и методы проверки.

Типовые конструкции арматуры. Арматура с линейным (возвратно-поступательным движением штока). Арматура с вращательным движением штока.

Запорная арматура. Задвижки. Клапаны запорные. Электромагнитные запорные клапаны. Распределительные электромагнитные клапаны. Отсечные клапаны. Отключающие клапаны. Обратные клапаны.

Регулирующая арматура. Регулирующие клапаны. Регуляторы давления. Регуляторы уровня.

Другие виды арматуры. Предохранительная арматура. Предохранительные клапаны. Перепускные клапаны. Импульсные предохранительные устройства.

Арматура с вращательным движением штока. Шаровые краны. Дисковые затворы. Сегментные шаровые краны (со сферическим сегментным затвором). Клапаны с эксцентриковым затвором. Обратные затворы. Гермоклапаны.

Специальная арматура. Мембранные и импульсные устройства. Гидрозатворы. Дыхательные клапаны. Конденсатоотводчики.

Приводы арматуры. Ручные приводы. Электромеханические приводы. Электромагнитные приводы. Поршневые приводы. Мембранные приводы. Электрические исполнительные механизмы. Пневматические приводы (поршневые, реечно-зубчатые, пневматические струйные). Гидравлические (пневмогидравлические, электрогидравлические приводы).

Конструкционные материалы. Чугуны. Стали. Легированные стали и сплавы. Неметаллические и керамические материалы.

Стандарты в арматуре. Применяемые стандарты по арматуре и приводам. Ключ сталей.

Тема 3. Эксплуатация арматуры

Монтаж арматуры. Обслуживание арматуры. Программы повышения эффективности применения арматуры.

Тема 4. Организационные вопросы

Особенности закупки арматуры предприятиями – потребителями на современном этапе.

Тема 5. Перспективы развития арматуры

Вехи развития арматуры. Прогнозирование развития арматуры на основе законов развития технических систем.

1.2. Терминология

Арматура промышленная трубопроводная – это устройства, устанавливаемые на трубопроводах и ёмкостях и предназначенные для управления (отключения, распределения, регулирования, впуска или выпуска, смешивания, разделения фаз) потоками рабочих сред путём изменения площади проходного сечения.

Наиболее распространены пять основных видов арматуры, которые различаются в зависимости от перемещения запирающего или регулирующего элемента относительно направления движения потока среды. Основные виды арматуры представлены на рис 1.

Рис. 1.1. Базовые конструкции арматуры

1) Задвижки – арматура, в которой запирающий элемент перемещается по прямой линии перпендикулярно направлению движения рабочей среды потока.

Рис. 1.2. Общий вид задвижки

2) Запорные и регулирующие клапаны – арматура, в которой запирающие или регулирующие элементы перемещаются по прямой линии параллельно направлению оси потока, проходящего через проходное сечение.

Рис. 1.3. Общий вид запорного клапана

3) Пробковые краны, включая шаровые краны – арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. Повороту запирающего или регулирующего элемента может предшествовать его возвратно-поступательное движение.

Рис. 1.4. Шаровой кран

4) Затворы дисковые поворотные – арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной осью и расположенной под прямым углом к направлению потока рабочей среды, проходящей через проходное сечение.

Рис. 1.5. Поворотный дисковый затвор

5) Мембранная (диафрагмовая) арматура – арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент выполнен в виде гибкой мембраны или эластичного патрубка (в последнем случае – в шланговых задвижках), которые обеспечивают при деформации гибкой диафрагмы или патрубка герметизацию относительно внешней среды и уплотнение в затворе.

а)

б)

Рис. 1.6. Мембранная арматура

а) шланговая задвижка

б) мембранный клапан

Арматура, используемая в промышленности, может быть разделена на арматуру с линейным перемещением запирающего или регулирующего элемента, как правило, многооборотную и с вращательным (на четверть оборота) перемещением, как показано в табл. 1.1.

Табл. 1. 1. Арматура с линейным и вращательным движением штока

Главная особенность арматуры с линейным перемещением – возможность достижения высокой герметичности в затворе в пределах прочности применяемых материалов и конструкций путём приложения достаточного усилия на шпинделе.

Арматура с вращательным перемещением, с другой стороны, является обычно простой, легкой, позволяющей включать её в автоматизированные системы и выполнять в многоходовом исполнении. Арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент вращается относительно оси на четверть оборота, быстро переводится из положения «открыто» в положение «закрыто» и наоборот, а расположение рукоятки показывает степень перекрытия прохода.

Имеется также много уникальных конструкций, предназначенных для специфических применений или выполненных в блочном исполнении, использующем особенности различных видов арматуры для улучшения эксплуатационных характеристик.

Различные типы арматуры применяются для выполнения следующих функций:

1) Запорная арматура предназначена для использования в открытом или закрытом положении.

2) Регулирующая арматура предназначена для использования во всех позициях между полностью открытым и полностью закрытым положениями.

3) Автоматически действующая регулирующая арматура используется для изменения параметров среды в системах управления производственными процессами путём изменения её расхода. Она состоит из клапана, связанного с приводом (исполнительным механизмом), который изменяет положение регулирующего элемента по сигналу системы управления.

4) Предохранительная арматура предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого повышения давления путём сброса среды из ёмкостей с последующим закрытием для предотвращения дальнейшего выпуска среды после того, как нормальное давление восстановлено.

Рис. 1.7. Предохранительный клапан

5) Обратная арматура предназначена для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды. Она автоматически открывается при движении потока в заданном направлении и закрывается при изменении направления его движения в обратном направлении.

Рис. 1.8. Обратный клапан

6) Распределительно/смесительная арматура предназначена для распределения потока по определённым направлениям или для смешивания потоков. Имеет более двух присоединительных патрубков.

7) Арматура многофункциональная – арматура, которая может использоваться для выполнения нескольких функций. Как правило, проектируется в блочном исполнении.

8) Конденсатоотводчики – Фазоразделительная арматура, предназначенная для отвода конденсата водяного пара.