Запорная арматура на КС

Под номинальным ( условным ) давлением (PN) (ГОСТ 26349-84) понимается наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20°С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности при температуре 20°С.

Под рабочим давлением (ГОСТ 356-80) следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода.

 

 

2.1.6 Типы соединений арматуры с трубопроводами

 

 

Соединение труб с аппаратом, сосудом или запорной арматурой может быть разъемным и неразъемным. К разъемному соединениям относятся муфтовые, цапковые и фланцевые, к неразъемным - «под приварку». Соединение «под приварку» - наиболее дешевый способ присоединения арматуры, так как для ее производства требуется мало материалов и самое простое оборудование. Сварное соединение достаточно надежно с точки зрения прочности и герметичности. Однако к арматуре, присоединяемой «под приварку», предъявляются особые требования: максимальный срок службы при минимальном (по числу и стоимости) текущем ремонте и свободный доступ к наиболее изнашивающимся узлам. Самым распространенным соединением арматуры с аппаратурой и трубопроводами является фланцевое. Размеры таких соединений, предназначенных для номинальных (условных) давлений от 0,1 до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см2), устанавливаются в соответствии с ГОСТ 12815-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от ОД до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей». Общие технические требования к фланцам определяются по ГОСТ 12815-80.

Арматура с разъемным соединением другого вида (муфтовая) применяется по ГОСТ 6527-68 «Концы муфтовые с трубной цилиндрической резьбой. Размеры» Такой вид соединений применяется в двух вариантах: резьбовая ~ с внутренней (труба ввинчивается в арматуру) или наружной (присоединительные концы арматуры ввинчиваются в трубопровод) резьбой и присоединяемая быстросъемными накидными муфтами. Муфтовую резьбовую арматуру применяют в том случае, когда в схеме монтажа предусматривается достаточное пространство для работы с гаечным или газовыми ключами.

 

 

2.1.7 Материалы для запорной арматуры

 

 

Выбор материалов для запорной арматуры зависит от условий эксплуатации и характера транспортируемого продукта. Свойства материалов зачастую играют решающую роль при выборе арматуры. При классификации арматуры по материалам учитывают различные требования, предъявляемые к корпусу, крышке, запорному органу и т.д. Наибольшее распространение получили углеродистые и легированные стали, ковкий чугун, латунь, бронза, специальные сплавы. В настоящее время углеродистые и легированные стали - наиболее распространенный материал для изготовления литых и кованых корпусов и крышек, предназначенных для работы при высоких давлениях и температурах, гидравлических ударах и вибрации арматуры.

Детали запорного узла изготавливают из специальных сталей, в том числе из высокоуглеродистых, хромистых и молибденовых сталей. При содержании в транспортируемой среде абразивных частиц некоторые детали запорного узла изготавливают из твердых сплавов, например стеллита. Иногда материалом для уплотнительных поверхностей служит кожа, эбонит, резина, винипласт, фторопласт, полиуретан, пластмассы и др. Для изготовления фланцев, шпинделей, клиньев и других частей запорной арматуры применяют углеродистую и легированную стали, серый и ковкий чугуны.

 

 

2.2 Задвижки

 

 

К задвижкам (ГОСТ 24856-81 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения») относится «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно - поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды». Задвижка бывает: клиновая (с цельным, упругим или составным клином), параллельная (однодисковая и двухдисковая), задвижка с выдвижным шпинделем (штоком), задвижка с невыдвижным шпинделем, по типу проточной части - полнопроходная и с зауженным проходом.

Основные параметры задвижек определяются по ГОСТ 9698-86 «Задвижки. Основные параметры.» Задвижки применяют для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах на номинальное (условное) давление PN от 0,16 до 25 МПа (от 1,6 до 250 кгс/см2)  при температуре рабочей среды до 838К (565°С) с номинальными (условными) проходами от 15 до 2000 мм. В газовой промышленности задвижки используют при оборудовании устья скважин, на промысловых сборных пунктах, магистральных и газораспределительных станциях и подземных хранилищах.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества: незначительное гидравлические сопротивление при полностью открытом проходе, отсутствие поворотов потока рабочей среды, простота обслуживания, относительно небольшая строительная длина, возможность подачи среды в любом направлении.

Все задвижки характеризуются небольшим допускаемым перепадом давлений на запорном устройстве, невысокой скоростью срабатывания запорного устройства, возможностью получения гидравлического удара в конце хода, большой высокой, трудностью ремонта изношенных уплотнительных поверхностей запорного устройства при эксплуатации, сложностью их изготовления.

Задвижки должны изготавливаться приводами следующих типов:

- с ручным приводом;

- с электрическим  приводом;

На магистральных газопроводах применяют, например, следующие задвижки:

- Задвижка клиновая стальная с выдвижным шпинделем 30с64нж применяется для газа при температуре до 425°С и PN = 2,5 МПа или 25 кгс/см2 (рис. 1).

- Задвижка запорная клиновая стальная литая с выдвижным шпинделем 30сТбнж применяется для газа при температуре до 450°С и PN = 6,4 МПа (64 кгс/см2)

- Задвижки типа ЗКЛ2 (клиновые литые с выдвижным шпинделем, фланцевая, с электроприводом) для газообразных и жидких нефтяных сред различной коррозионной активности. Они выпускаются на номинальное (условное) давление равное 1,6 МПа (16 кгс/см2 ) таблицей фигур 30нж41нж; 4,0 МПа (40 кгс/см2) -30нж5нж; 6,4 МПа (64 кгс/см2) -30нж76нжпри температуре до 450°С, и имеют диаметр номинального (условного) прохода 50-200мм.

Российскими производителями задвижек являются: ОАО «Пензтяжпромарматура», ОАО «Благовещенский арматурный завод», ОАО «Тяжпромарматура» и др.

Рисунок 1. Задвижка стальная клиновая с выдвижным шпинделем на PN 1,6 МПа (16 кгс/см2) 30с41нж;

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель; 4 -крышка; 5 - маховик

 

2.3 Клапаны

 

 

К клапанам по ГОСТ 24856 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения» относят «промышленную трубопроводную арматуру, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды». Запорный орган, как правило, перемещается при помощи пары «винт - ходовая гайка». В случаях, когда к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования, широко применяют клапаны для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметром номинальных (условных) проходов до 300 мм при рабочих давлениях до 250 МПа (2500 кгс/см2) и температура сред от -200°С до +450°С.

Запорный клапан - клапан, предназначенный для перекрытия потока рабочей среды. (ГОСТ 24856-81).

По сравнению с другими видами запорной арматуры клапаны имеют следующие преимущества: возможность работы при высоких перепадах давлений на запорном органе и при больших рабочих давлениях; простота конструкции, обслуживания и ремонта при эксплуатации; меньший ход запорного органа (по сравнению с задвижками), необходимый для полного перекрытия прохода (обычно 0,25 DN); относительно небольшие габаритные размеры и масса; применение при высоких и сверхнизких температурах рабочей среды; герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего арматуры; размещение на трубопроводе в любом положении (вертикальном или горизонтальном); исключение возможности возникновения гидравлического удара.

Конструкции всех клапанов характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением, большой строительной длиной, подачей среды только в одном направлении, определяемом конструкцией клапана.

Клапан состоит из корпуса, в котором смонтированы запорный орган, кольцевое седло, и верхней крышки с сальниковым устройством и шпинделя. Внутренние поверхности корпуса и верхней крышки образуют рабочую полость клапана. Корпус клапана имеет литую конструкцию, симметричную относительно продольной плоскости, снабжен двумя соосными патрубками, имеющими фланцы для присоединения к трубопроводу. По форме запорный орган представляет собой тело вращения с плоским основанием, на котором закреплено уплотнительное кольцо, изготовленное из металла, резины, фторопласта и др.

Конструкция узла соединения запорного органа со шпинделем обеспечивает возможность смещения оси тарелки по отношению к оси шпинделя, что способствует плотному прилеганию уплотнительного кольца запорного органа к седлу.

Уплотнение в месте выхода шпинделя из рабочей полости осуществляется сальниковым устройством, набивку которого можно проводить как в закрытом, так и в открытом положении запорного устройства. Для набивки сальника в открытом положении в верхней части запорного органа имеется конусная фаска, а в крышке - соответствующая проточка, которая играет роль уплотнительного седла. Когда шпиндель полностью поднят, конусные поверхности соприкасаются и прекращают доступ среды по шпинделю к сальнику. Уплотнительные поверхности клапана наплавляют специальными сплавами, а затем при его сборке притирают.

В качестве привода клапана используют маховик, соединенный со шпинделем. При вращении маховика запорный орган приходит в движение, открывает или перекрывает проход.

По конструкции клапаны делятся на проходные, прямоточные и угловые. В свою очередь запорное клапаны по конструкции запорных органов подразделяются на клапаны с профилированными запорными органами и игольчатые, тарельчатые и диафрагмовые. По способу уплотнения шпинделя клапаны делятся на сальниковые и силъфонные.

На магистральных газопроводах, КС, ГРС и подземных хранилищах применяют, например, следующие клапаны:

- клапан сальниковый ВНИЛ для жидких и газообразных сред, применяемый в качестве запорного устройства на трубопроводах при температуре рабочей среды 200-300°С, с DN 6,10,15 мм, PN16 МПа.

- клапан запорный стальной 15нж54бк DN15, PN16 МПа предназначен для применения в дифференциальных манометрах на линиях установок теплотехнического и технического контроля, рабочая среда - газ, жидкость до температуры 300°С (рис. 2, рис. 3).

- клапан запорный 15с22нж DN 40,50,80,100, PN 4 МПа (40 кгс/см2 ). Клапаны предназначены в качестве запорных устройств для установки на трубопроводах. Рабочая среда - вода, пар, неагрессивные среды. Температура рабочей среды - до 425 °С.

 

Рисунок 2. Внешний вид клапана

запорного 15нж54бк

Рисунок 3. Клапан  запорный  стальной

РN 16 МПа (160 кгс/см2) 15нж54бк

 

Российскими производителями клапанов являются: ПК «СПЛАВ», ОАО «Пензенский арматурный завод», АО «Георгиевский арматурный завод им. Ленина» (АО «АрЗиЛ») и др.

 

 

2.4 Обратные клапаны

 

 

К обратным клапанам по ГОСТ 24856-81 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения» относят устройства, «предназначенные для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды» в трубопроводе и тем самым для предупреждения аварии, например при внезапной остановке насоса, нагнетателя или компрессорной станции. Они являются автоматическими самодействующими предохранительными устройствами. Запорный орган - основа обратного клапана. Он пропускает среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном направлении.

По принципу действия обратные клапаны в основном делят на подъемные и поворотные. При высоких давлениях среды и малых номинальных (условных) проходах применяют шариковые обратные клапаны. Преимущество поворотных обратных клапанов заключается в том, что они имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Подъемные обратные клапаны более просты и надежны. Они могут быть угловыми и проходными.

На магистральных газопроводах и КС применяют следующие обратные клапаны:

- клапаны обратные подъемные муфтовые 16ч2р и 16ч2бр. Концы муфтовые - по ГОСТ 6527-68. Клапан 16ч2р применяют для воды при t = 50˚С и PN =1,0 МПа (10 кгс/см2), а клапан 16ч2бр - для воды и пара при t = 225˚С и PN =1,6 МПа (16 кгс/см2).

- клапан обратный подъемный фланцевый из ковкого чугуна на 16кч9бр применяется для воды и насыщенного пара при t = 225˚С и PN = 2,5 МПа (25 кгс/см2).

- клапаны обратные подъемные фланцевые 16ч6р и 16ч6бр. Клапан 16ч6р применяют для воды при t = 50˚С и PN =1,0 МПа (10 кгс/см), а клапан 16ч6бр - для воды и пара при t = 225˚С и PN =2,5 МПа (25 кгс/см).

- клапан обратный поворотный стальной фланцевый 19с53нж (рис. 4). Клапан применяют для жидких и газообразных сред с температурой до 425˚С и PN =4,0 МПа (40 кгс/см).

 

Рисунок 4. Клапан обратный поворотный 19c53нж

Одним из отечественных заводов-изготовителей обратных клапанов является            АО «Благовещенский арматурный завод»,

 

 

2.5 Краны

 

 

Краном по ГОСТ 24856-81 «Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения» называется «промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или части его, который поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока сред». В кране подвижная деталь (запорный орган) запорного устройства имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска потока, которое при перекрытии потока вращается вокруг своей оси, перпендикулярной оси трубопровода.