Трубопроводная арматура: классификация, виды и назначение

Главная задача, которую выполняют трубопроводные запорные устройства, состоит в блокировке циркуляции рабочей среды в инженерных сетях. С этой целью задействуют четыре основных разновидности: вентили, заслонки, задвижки и поворотные затворы (важно помнить про отличие затвора как запирающей детали от затвора как вида устройства). Отличительные характеристики:

• технология перекрытия канала трубы (геометрия основных комплектующих);
• позиционирования запирающего элемента относительно посадочного места в корпусе
• вектор смещения затвора трубопроводной арматуры касательно направления течения.

Виды трубопроводной арматуры, назначение

Если рассматривать выполняемые функции, можно выделить несколько главных видов арматуры, назначение которой обусловлено конструкцией.

Запорная

Гарантирует возможность оперативно перекрыть транспортировку рабочей среды, создавая для нее непроницаемый барьер. По специализации различают следующие устройства:

1. Контрольные (для подачи газов или жидкости в контрольно-измерительные приборы).
2. Спускные (для быстрого слива осадка и шлама из трубопроводов или резервуаров).
3. Отсечные (характеризуется минимальным временем срабатывания).

Регулирующая

Подразделяется на редукционную и запорно-регулирующую. Обеспечивает эффективный контроль над основными параметрами транспортируемых ресурсов, такими как температура, давление и расход. Редукционная снижает напор путем увеличения гидравлического сопротивления на участке сети. Запорно-регулирующая сочетает в себе функции перекрытия потока и регулировки его параметров.

Предохранительная

Предназначена для защиты магистрали от превышения допустимого давления. Оснащена предохранительными и перепускными клапанами, которые срабатывают автоматически при достижении критического напора, стравливая избыток рабочей среды и предотвращая аварийные ситуации.

Защитная

Дает возможность без вмешательства оператора останавливать циркуляцию на определенных участках или во всей сети при критическом отклонении параметров магистральной сети. Различают обратные (препятствуют движению в обратном направлении) и скоростные (останавливают транспортировку газов и жидкостей с запрещенной регламентом скоростью) механизмы.

Фазоразделительная

Сортирует потоки, если есть отличия по агрегатному состоянию или плотности циркулирующих субстанций

Смесительно-распределительная

Предназначена для смешивания и разделения:

• распределительная — дробит входящий поток;
• смесительная — отвечает за смешивание и объединение двух и более транспортируемых субстанций.

Контрольная

Дает возможность быстро определить факт транспортировки жидкости или газа и их уровень в магистрали.

Классификация трубопроводной арматуры, виды по управлению

Принцип систематизации изделий обусловлен их конструктивными особенностями и условиями эксплуатации.

По технологии герметизации устройств трубопроводную арматуру делят на мембранную, где в качестве герметизирующего материала выступает мембрана, сильфонную — с оболочкой из нержавеющей стали, шланговую, сальниковую (герметик — сальниковый уплотнитель).

По назначению арматуры, типу, функциональности выбирают вариант контроля:

• удаленный, реализуемый посредством автоматики;
• ручной;
• производимый при помощи электрического, пневматического, гидравлического или электромагнитного приводного механизма.

Подключение армированной конструкции к трубе осуществляется по-разному. Способы соединения:

• муфтовый,
• фланцевый,
• при помощи штуцера (штуцерный),
• патрубками с буртиком.

Не каждый агрегат готов работать при давлении 200 МПа и нагреве рабочей среды до 800 °C. Это обусловило требования к изготовлению ключевых составляющих магистрали: комплектующие производят на станках, гарантирующих сохранение вакуума, способность выдерживать давление (в МПа):

• абсолютное — не более 0,2;
• низкое — менее 1,5 МПа;
• среднее — 1,6–15;
• высокое — в пределах 90;
• сверхвысокое — более 90.

Есть разные виды арматуры, тип которой зависит от t транспортируемого ресурса (в °C):

• жаропрочная — более 700;
• криогенная — менее 160;
• для низких температур — (−10… −50);
• для средних — (−50… +300);
• для высоких — (+300…+700).

У всех видов арматуры назначение весьма разнообразно. Выделяют промышленные модификации, которые подразделяются на общие и предназначенные для работы в особых условиях механизмы. Последние способны работать в условиях повышенного напора, экстремальных температур или воздействия агрессивных веществ. Судовые применяются в кораблестроении, сантехнические устанавливаются в бытовых инженерных сетях.

Разнообразие видов арматуры, назначение и функции обусловлены тем, что необходимо добиться высокой производительности и минимизации рисков в работе в различных условиях эксплуатации.

Типы трубопроводной арматуры, назначение и особенности

На несколько ключевых типов арматура подразделяется согласно конструкции и выполняемым функциям.

Кран

Краны обладают следующей особенностью: отвечающий за функциональность компонент — запирающий или регулирующий — располагается под любым наклоном к потоку жидкости и газа. С их помощью перекрывают трубопроводы, контролируют интенсивность движения транспортируемых ресурсов, таких как жидкости, газы, вязкие и сыпучие вещества.

Конструктивная простота, компактность, малый вес и оперативность монтажа — важные преимущества кранов. Они пригодны для работы с агрессивными и загрязненными жидкими и газообразными веществами.

Управление осуществляется вручную или с помощью привода. По функционалу делятся на проходные, не изменяющие вектор течения, угловые, меняющие направление на 90 градусов, и трехходовые, имеющие три патрубка — пару входных и выходной. Различают краны по форме запирающего элемента, который обладает шарообразной, конусной формой или выглядит как цилиндр.

Задвижка

Относится к распространенным типам арматуры, назначение — полное перекрытие или дросселирование рабочей среды. Характеризуются большим разнообразием исполнений и присоединительных размеров. Запирающий компонент задвижки совершает линейное перемещение перпендикулярно оси трубы. Преимущества использования:

• простая и надежная конструкция;
• компактность;
• широкий диапазон параметров;
• малая степень гидравлических потерь.

Задвижки используют в магистралях, скорость транспортировки в которых очень высока. В открытом положении они обычно не мешают транспортировке: площадь их проходного сечения соответствует площади поперечного сечения трубы. В основу классификации трубопроводной арматуры типа задвижки закладывается инженерная схема затворного компонента: согласно его форме различают клиновые, параллельные, шиберные, ножевые и специальные задвижки. Предусмотрено ручное или автоматическое управление.

Клапан

Назначение трубопроводной арматуры — открытие, закрытие или регулировка перемещения транспортируемого ресурса при изменении параметров системы, таких как пиковые изменения амплитуды давления или температуры, смена направления потока.

Различают регулирующие, запорные, обратные и предохранительные клапаны. Регулирующие изменяют характеристики рабочей среды путем перемещения плунжера. Запорные обеспечивают герметичное перекрытие трубопровода. Обратные предотвращают изменение направления потока. Предохранительные защищают от недопустимого повышения напора в трубе.

Дисковый затвор

В конструкции поворотных дисковых агрегатов реализован принцип регулирования потока путем поворота дисковой заслонки вокруг оси, установленной перпендикулярно вектору движения. Простота конструктивного исполнения обеспечивает компактность, малую строительную длину и удобство монтажа. Устройства обладают следующими преимуществами: малое время срабатывания, компактность, отсутствие сложностей при монтаже.

Версии привода

Для управления трубопроводной арматурой типы приводных агрегатов предлагаются следующие.

Ручной

Это наиболее простой вариант, не требующий специальных знаний или навыков. Поворот рукоятки или маховика осуществляется за счет мускульной силы человека. Для работы с массивными узлами иногда применяются редукторы.

Механический

Классификация механических приводов трубопроводной арматуры, виды базовых категорий:

1. Электрические. Нашли широкое применение как в запорном, так и в регулирующем типе арматуры. Работают от электросети, обеспечивая малое время срабатывания, несложное управление и легкость установки.
2. Пневматические. Характеризуются внушительной скоростью срабатывания (минимальной инерционностью), но требуют наличия пневматической установки. Могут исполняться с возвратной пружиной или без нее.
3. Гидравлические. Применимы для запорно-регулирующих узлов различных типоразмеров и функционала. Отличаются малыми габаритами и высоким быстродействием.
4. Электромагнитные. Применение ограничено. Функционирование основано на перемещении элементов в магнитном поле.

Оперативность срабатывания и безотказность привода существенно влияют на производительность и безаварийность работы трубопровода, особенно в аварийных ситуациях. Подбирая подходящий приводной механизм, необходимо учитывать его характеристики: соответствие техническим спецификациям, безотказность, длительный срок службы и удобство использования.

Дистанционный

Дистанционные приводы позволяют управлять линейной инфраструктурой удаленно. Для такого типа арматуры, назначение которой предусматривает быструю активацию в аварийных или других критических ситуациях, используют электрические приводные узлы, позволяющие осуществить быстрый дистанционный доступ. Для устройств, где скорость приведения в действие не критична, рекомендуются как электрические, так и ручные приводы.

Конструктивные особенности

Благодаря многообразию конструктивных исполнений, изделия могут использоваться в самых разных условиях. Чаще всего в производстве применяют заготовки, которые отливают из подходящих марок стали. Отливки способны выдерживать внутренние давления и внешние нагрузки, не допуская возникновения протечек. Необходимый уровень герметичности достигается за счет использования эластичных манжет или уплотнительных поверхностей, которые являются обязательными для функционирования запорно-регулирующих узлов.

Материал трубопроводной арматуры, виды сплавов и их характеристики

При выборе материала для конструкции трубопроводной арматуры рабочая среда, область применения, температура снаружи — ключевые факторы, которые необходимо учитывать

В промышленности применяют узлы из наиболее подходящих марок стали и чугуна. Сталь отличается высокой прочностью, термостойкостью, устойчивостью к нагрузкам, морозостойкостью. Набор характеристик зависит от состава сплава.

Ввиду ограниченной стойкости к воздействию агрессивных химикатов, данный материал применяется исключительно в комплексах транспортировки, предназначенных для передачи нейтральных веществ или обладающих незначительной химической агрессивностью.

Для изготовления компонентов систем водоотведения и теплоснабжения применяются разнообразные металлические сплавы на основе железа, меди и никеля и полимерные материалы, такие как металлопластик и пластмассы.