Обзор состояния и развития машиностроительного комплекса в Республике Казахстан

      Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами:

      •  условным проходом (номинальным размером);

      •  условным (номинальным) давлением.

      Условный проход (номинальный размер) ( D y или DN ) - это параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей, например, соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Условный проход (номинальный размер) приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах. Значения условных проходов должны соответствовать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338-89 (всего 50 показателей от 2,5 до 4000).

      Условный  проход или номинальный размер указывается  с помощью обозначения Dу или DN и числового значения, выбранного из ряда. Например, условный проход (номинальный размер) 200 должен обозначаться: Dy 200 или DN 200.

      Условное (номинальное) давление (Р у или PN ) - 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 их при температуре 20 °С.

      ГОСТ 26349-84 определяет параметрический ряд  номинальных давлений, состоящий из 27 параметров от 0,1 до 1000 кгс/см ² . Условные (номинальные) давления менее 0,1 кгс/см ² определяется по ГОСТ 8032-56.

      В отличие от условного давления различают  давления пробное и рабочее.

      Пробное давление (Р пр ) - это избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 5 °С и не более 70 °С, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.

      Рабочее давление (Рр) - это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов, то есть при заданной рабочей температуре. Температура среды должна приниматься равной температуре, при которой происходит длительная эксплуатация изделия без учета кратковременных отклонений, допускаемых соответствующей нормативно-технической документацией.

      Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре  среды от -20 до +200 °С, для арматуры из серого чугуна от -15 до +120 °С, для арматуры из ковкого чугуна от -30 до +120 °С, для арматуры из латуни и бронзы от -30 до +120 °С, для титановых сплавов от -40 до +50 °С. При повышении рабочей температуры среды допускаемое рабочее давление снижают в зависимости от материала корпусных деталей арматуры. Из углеродистой стали арматуру производят для рабочих температур до 445 °С, из серого чугуна - до 300 °С, из ковкого чугуна - до 400 °С, из бронзы и латуни - до 250 °С, из титана - до 350 °С.

      Значение  пробного давления для арматуры и  деталей трубопровода, предназначенных  на рабочее давление менее 1кгс/см 2 и для работы в вакууме принимается  равным:

      - при рабочем давлении менее  1 кгс/см²Рпр = Р р + 1кгс/см²;

      - при вакууме Рпр = 1,5кгс/см².

      Примеры обозначений по ГОСТ 356-80:

      - условного давления 40 кгс/ см² - Р у 40 или PN 40;

      - пробного давления 60 кгс/ см² - Рпр 60;

      - рабочего давления 250 кгс/ см² при температуре 530 ⁰С - Рр 250 t 530.  
 
 
 
 
 
 
 
 

      3.1.3 Структура условного  обозначения крана шарового.

                                                                           УК 39103 -   D Е  F G Н

       Маркировка группы арматуры «Краны шаровые  штампосварные» 

      D - Присоединение к трубопроводу

      1 - под приварку

       2 - стяжное между ответным фланцами 

      Е - Тип управления:

      1 - ручное управление через редуктор;

      2 - ручное управление рукоятью;

      3 - электропривод;

      4 - пневмопривод с отбором газа  из трубопровода;

      5 - электрогидравлическое (гидравлическое);

      6 - пневмогидропривод с отбором газа из внешнейпневмосети

      или автономного источника;

      7 - дистанционное (привод и пульт  управления вынесены вне крана);

      8 -управление с помощью ручного ключа (четырехгранный ключ).

       8 - без управления. 

      F - Исполнение III.

      1 - надземный кран, без удлинителя, привод с ААЗК;

      2 - надземный кран без удлинителя, привод без ААЗК;

      3 - надземный кран с удлинителем,  привод с ААЗК, обвязка крана;

      4 - надземный кран с удлинителем,  привод без ААЗК, обвязка крана;

      5 - подземный кран с удлинителем,  привод с ААЗК, обвязка выведена над краном;

      6 - подземный кран с удлинителем,  привод без ААЗК, обвязка выведена  над краном;

       7 - редуктор находится  в грунте (грунтовой комплект).  

      G - наличие дополнительной обвязки

      0 - без байпаса, без устройств  перепуска

      1 - кран укомплектован байпасом для снижения величины перепада

       на пробке при  срабатывании_________________________________________________________

      Н - комплектация приводными устройствами

      1 - марка привода определяется  заказчиком;

       2 - марка привода  определяется изготовителем.

      Пример  условного обозначения крана  подземной установки DN1000, РN10,0МПа, присоединение к трубопроводу - под приварку, управлением от пневмопривода, с забором управляющего газа из трубопровода, с байпасом, огнестойкий FS1, для холодного климата, по СТ АО 39013846-1.047-2009, без особых требований к комплектности поставки:

      «Кран шаровой УК 39103-24.612 DN1000, РN10,0МПа, FS1, ХЛ1». 

      3.1.4 Конструктивные особенности арматуры  типа кран шаровой

      Промышленная  арматура имеет универсальное назначение и служит для работы в определенном интервале параметров, имеющих (относительно) широкое распространение. Наиболее часто используется запорная арматура; она предназначена для того, чтобы в нужные моменты времени перекрывать проход в трубопроводе, отделяя одну часть от другой. Это бывает необходимо или при выполнении программы технологического процесса, или для целей ремонта, замены оборудования, на случай аварии и т. д.

      Краны чаще всего находятся в полностью  открытом положении и перекрываются  лишь на сравнительно короткие промежутки времени. Значительно реже они предназначаются  для работы постоянно закрыто  положении (концевая арматура, пробноспусковые краны, резервные балансные линии и т. д.).

      В зависимости от размеров и формы  внутренних полостей арматура оказывает  большее или меньшее гидравлическое сопротивление прохождению среды. Это выражается потерей напора, для  компенсации которого необходимо затрачивать дополнительную энергию. Качество арматуры, характеризуемое ее гидравлическим сопротивлением, оценивается по величине коэффициента гидравлического сопротивления, выраженного в относительных единицах. Он представляет собой коэффициент пропорциональности между перепадом давлений на арматуре (потеря напора) и скоростным напором. Во избежание больших потерь напора коэффициент гидравлического сопротивления полностью открытой запорной арматуры должен иметь возможно малую величину. Коэффициент гидравлического сопротивления ζ дает качественную оценку арматуры, независимо от величины условного диаметра прохода, поэтому для определения расхода среды G т/ч, проходящей через затвор, помимо, должен быть также известен условный диаметр прохода Dn мм.для практических целей целесообразно иметь данные о пропускной способности арматуры с учетом ее размеров при определенных условиях работы (заданный перепад давлений и удельный вес среды). Для этих целей наиболее подходит оценка арматуры по условной пропускной способности G_y , выраженной в тоннах в час; она представляет собой расход воды с удельным весом в 1 г/см³ при перепаде давлений на арматуре в 1 кг/см². Эта характеристика хорошо дополняет такие данные об арматуре, как условный диаметр прохода Dy в мм и условное давление Ру в кг/см² . Свойства арматуры, определяемые значением G_y , оцениваются также коэффициентом пропускной способности.

      Пропускная  способность зависит от степени  открытия арматуры, поэтому при О  у и ku ставится индекс, обозначающий, к какой степени открытия арматуры или части h полного хода h max (отсчет производится от закрытого положения) относится указываемое значение ku. Например, k U50 обозначает значение ku для арматуры при 50% поворота запорного органа.

      Кран шаровой представляет собой запорную арматуру, состоящую из корпуса, присоединяемого к трубопроводу, запорного органа – шара – пробки со сферической рабочей поверхностью и сквозным отверстием, седел, осуществляющих уплотнение пробки относительно корпуса. Они рассчитаны на непрерывную работу в составе трубопроводов, транспортирующих следующую рабочую среду: неагрессивный природный газ, сжиженные углеводородные газы, нефть и нефтепродукты, сжатый воздух, горячая вода, минерализованная вода.

      Краны обеспечивают герметичность относительно внешней среды на протяжении всего срока службы. Назначенный срок службы не менее 30 лет, а полный средний ресурс до списания не менее 2000 циклов.

      Данный  тип арматуры предназначен для эксплуатации в качестве запорных устройств на трубопроводах и гарантированного перекрытия рабочей среды с температурой от -10^оС до +200^оС. Они применяются на магистральных нефтепродуктопроводах, газопроводах, в технологических схемах перекачивающих станций и резервуарных парков, технологических трубопроводах объектов энергетического комплекса, водоснабжении и др.

      Краны предназначены для эксплуатации, как в помещениях, так и на открытом воздухе:

            - в районах с  теплым климатом при температуре  окружающего воздуха от минус  29^оС до плюс 55^оС (исполнение Т по ГОСТ 15150);

            - в районах с умеренным климатом при температуре окружающего воздуха от минус 40^оС до плюс 50^оС (исполнение У по ГОСТ 15150);

            - в районах с  холодным климатом при температуре  окружающего воздуха от минус  60^оС до плюс 40^оС (исполнение ХЛ по ГОСТ 15150).

      Краны имеют двойное  уплотнение в затворе: первичное уплотнение – «металл по металлу», вторичное уплотнение из эластомера (THERBAN, VITON, DEVLON, PTFE и др.). Герметичность в затворе по классу А по ГОСТ 9544 (без видимых протечек).

        Материал уплотнительных элементов  определяется рабочей средой и условиями эксплуатации.

        В стандартном исполнении краны  изготавливаются полнопроходными  с коэффициентом гидравлического сопротивленияне не более 0,1. По требованию заказчика возможно изготовление кранов с зауженным проходным сечением.

      Общий вид крана шарового представлен  в приложении В.

      Кран  состоит из следующих основных узлов  и деталей:

      - Цельносварной корпус - изготавливается из трех частей: двух патрубков и корпуса, соединенных между собой сварным швом. Корпус имеет основание для установки задвижек на фундамент. Общий вид сварного крана шарового с пневмогидроприводом в изометрии показан на рисунке 3.1. 

      Рисунок 3.1 Общий вид сварного крана шарового с пневмогидроприводом.

      Данная  конструкция  исключает возможность  протечки рабочей среды по фланцевым соединениям.

      - Пробка

      Краны шаровые выпускаемые на АО «УКАЗ» изготавливаются с пробкой установленной  в опорах в радиальных металлофторопластовых  подшипниках.

      Такая конструкция опоры шаровой пробки обеспечивает в 3...4.5 раза меньший крутящий управляющий момент по сравнению с установкой с плавающей пробкой (рис. 3.2). Что позволяет использовать приводы с меньшей мощностью.  

 

      Рисунок 3.2 Способы установки пробок в  корпусе 

      Подвижные подпружиненные седла, размещенные  в патрубках корпуса, совместно с пробкой составляют «узел затвора».

      Конструкция узла затвора крана шарового обеспечивает выполнение функции DBB (doublepistoneffect) - двойная блокировка и сброс давления. При данной конструкции затвора внутренняя полость между корпусом и пробкой отсекается от трубопровода седлами с обеих сторон, как в открытом, так и в закрытом положении крана, что позволяет осуществлять:

      - дренажирование, промывку и продувку  внутренней полости крана при  нахождении затвора в одном  из конечных положений «закрыто» или «открыто»;

      - контроль герметичности затвора  через дренажный или деаэрационный  трубопровод в положении крана  «закрыто»;

      - замену уплотнений сальникового узла, без снижения рабочего давления в трубопроводе при нахождении затвора в одном из конечных положений «закрыто» или «открыто», рисунок 3.3.