Запорно-регулирующая арматура: что относится, назначение и устройство

Каталог регулирующей арматуры АРМАТЭК

Регулирующая трубопроводная арматура предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода или проходного сечения. Она не обязательно должна обеспечивать полное перекрытие проходного сечения, и ее не следует применять в качестве запорной арматуры. Равно как нежелательно, а иногда недопустимо, перекладывать «обязанности» регулирующей арматуры на запорную арматуру. Для одновременного выполнения функций запорной и регулирующей арматуры существует комбинированный вид ─ запорно-регулирующая арматура.

В действующем ныне «ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения» не рекомендуется называть регулирующую арматуру дроссельной или дроссельно-регулирующей, а запорно-регулирующую арматуру ─ запорно-дроссельной. И совсем недопустимо применение таких «терминов» как «регулируемая арматура» и «запорно-регулируемая арматура».

Какой бывает регулирующая арматура

Производятся различные виды (или правильнее — разновидности) регулирующей арматуры. Из четырех основных типов трубопроводной арматуры в этом качестве используются три — клапаны, краны и дисковые затворы. Только относящиеся преимущественно к запорной арматуре задвижки для регулирования применяются ограниченно. В ряде нормативных документов специально оговаривается нежелательность использования запорной арматуры в качестве регулирующей. Но, как известно, правил без исключений не бывает.

Регулирующая арматура может быть реализована в виде регуляторов. Хотя считать регуляторы самостоятельным типом регулирующей арматуры по конструкции затвора неправильно, поскольку тип арматуры определяется направлением перемещения запирающего или регулирующего элемента относительно потока рабочей среды. А регуляторы ─ это устройства, в которых один из перечисленных выше типов арматуры (например, клапан) является всего лишь частью конструкции.

Основной «массив» регулирующей арматуры формируют регулирующие клапаны, нередко являющиеся наиболее значимым и дорогостоящим элементом контура регулирования.

Регулирующие клапаны могут быть предназначены для выполнения конкретных задач. Например, т. н. дыхательный клапан (другие названия ─ впускной клапан, выпускной клапан) служит для герметизации емкостей, содержащих газ, воздух или пар, обеспечивая поддержание в пространствах этих емкостей заданных параметров давления. С помощью редукционного клапана за счет увеличения гидравлического сопротивления осуществляется снижение рабочего давления в системе.

Существует большое разнообразие конструкций регулирующих клапанов. Они могут иметь один затвор — односедельный клапан или проходное сечение, образованное двумя и более последовательно расположенными на одной оси затворами, ─ многоступенчатый клапан, например, регулирующий двухседельный клапан.

В получающих все большее распространение клеточных клапанах затвор выполнен в виде неподвижной детали, которую из-за наличия в ней профилированных отверстий для пропуска рабочей среды называют клеткой. Перемещающийся внутри клетки плунжер изменяет суммарную площадь открытых сечений этих отверстий, что позволяет клеточному клапану эффективно выполнять регулирующие функции.

Золотник ─ запирающий элемент затвора клапанов, обеспечивающий регулирование расхода рабочей среды, ─ может быть тарельчатым, поршневым (цилиндрическим), сферическим, игольчатым. В последнем случае регулирующий клапан носит название игольчатый клапан.

В качестве регулирующей арматуры применяют обладающие целым рядом преимуществ дисковые затворы. Они требуют мало места для установки, обеспечивают высокую производительность, не приводят к потере давления, с металлическим уплотнением могут применяться в широком диапазоне температур, имеют сравнительно небольшую стоимость.

Хорошо подходят для регулирования вязких жидкостей и пульп шаровые краны. Для управления регулирующей арматурой используются разные приводы: пневматические, гидравлические, электрические.

Советы специалистов

Термовентиль не должен быть закрыт гардинами, мебелью, декоративными накладками. В этом случае необходимо подсоединить к терморегулятору выносной датчик, размещенный в нескольких метрах от радиатора. На терморегулятор не должны попадать прямые солнечные лучи или тепло от нагревательных приборов, холод от входной или балконной двери. Высота установки термоголовки от пола должна составлять минимум 800 мм.

При покупке необходимо подбирать терморегулятор, который по своим техническим характеристикам и схеме подкючения подходит к размеру и виду батарей (в первую очередь материалу: чугун, алюминий, сталь), давления (в частных домах давление в системе меньше, чем в многоэтажках).

Основные параметры регулирующей арматуры

Одним из основных параметров регулирующей арматуры является пропускная способность, численно равная расходу рабочей среды с плотностью 1000 кг/м, протекающей через арматуру, при перепаде давлений 0,1 МПа (1 кгс/см). Она послужила базисом, на основе которого сформировано целое семейство параметров, содержащих словосочетание «пропускная способность»: условная пропускная способность, начальная пропускная способность, минимальная пропускная способность, относительная пропускная способность, действительная пропускная способность.

Не менее важный параметр ─ пропускная характеристика ─ зависимость пропускной способности от хода арматуры. Определенная экспериментальным путем, она носит название «действительная пропускная характеристика». Помимо нее есть еще линейная пропускная характеристика, равнопроцентная пропускная характеристика, специальная пропускная характеристика. А также другие характеристики: конструктивная характеристика (зависимость площади проходного сечения в затворе регулирующей арматуры от текущего хода), кавитационная характеристика, рабочая расходная характеристика.

Количественным критерием негерметичности в затворе регулирующей арматуры является параметр, носящий название относительная утечка. Конечно, регулирующая арматура должна обеспечивать герметичность при закрытии, но способность регулировать поток ─ важнее.

Поэтому для регулирующей арматуры особое значение имеют показатели, отражающие ее возможности регулирования рабочей среды, ─ диапазон регулирования, диапазон настройки регулятора, зона регулирования.

При разработке, конструировании, производстве и последующем использовании регулирующей арматуры во внимание принимаются также такие параметры, как нечувствительность, зона нечувствительности, коэффициент кавитации и другие.

Условные и рабочие и пробные давления

Условное давление – максимальное избыточное давление при температуре 20 С, при котором обеспечивается продолжительная безопасная работа арматуры и присоединительных частей трубопроводов.

Ряд условных давлений МПа

условные давления для арматуры и трубопроводных соединений

Значения со звездочкой применять не рекомендуется.

Рабочее давление отличается от пробного лишь тем, что продолжительная и безопасная работа должны обеспечиваться при рабочей температуре, а не при 20С.

Пробное давление – избыточное давление гидроиспытаний при температуре не выше 100 С.

К примеру: для арматуры из углеродистой стали, рабочее давление совпадает с условным на всем диапазоне температур от 0 до 200 С

С увеличением температуры рабочее давление падает. Для примера возьмем таблицу с изменениями рабочего давления арматуры из углеродистой стали (20) в зависимости от температуры. Ру взяты как самые распространенные для трубопроводов низкого давления.

зависимость условного давления арматуры от рабочего

Значение регулирующей трубопроводной арматуры

Регулирующей арматуре принадлежит важное место в общей номенклатуре трубопроводной арматуры. Проводимые в России и за рубежом маркетинговые исследования, основанные на анализе мирового и отечественного рынков, неизменно фиксируют высокую долю регулирующей арматуры в общем объеме других видов трубопроводной арматуры.

Регулирование параметров потока рабочей среды, необходимое для эффективного управления технологическими процессами и контроля над ними, ─ технически очень сложная задача. В т. ч. и потому, что изменение положения регулирующего органа зачастую сопровождается динамичным изменением параметров рабочей среды ─ давления и скорости потока.

Без регулирующей арматуры невозможно обеспечить стабильность номинальных режимов и «штатное» протекание переходных процессов. Эффективно работающая регулирующая арматура ─ гарант нормального функционирования трубопроводного транспорта, оборудования энергетической и множества других отраслей.

Так, в теплоэнергетике ее использование помогает обеспечить эффективное управление работой котлов, их безопасную и экономичную эксплуатацию в расчетных режимах. Регулирующая арматура должна быть установлена на питательных линиях каждого котла. Регуляторы давления — обязательный атрибут тепловых пунктов с переменным расходом пара. Использование запорной арматуры для регулирования давления пара не допускается. Чтобы адекватно отвечать на вызовы времени, обусловленные общим усложнением технологий, повышением требований к экономичности и экологической безопасности промышленных систем, регулирующая арматура должна постоянно совершенствоваться. Основными приоритетами являются увеличение ее надежности, уменьшение энергоемкости, рост точности регулирования и быстродействия, повышение коррозионной стойкости. И при этом устройство регулирующей арматуры не может чрезмерно усложняться, поскольку она должна иметь приемлемую стоимость, оставаться удобной в эксплуатации, не требовать сложного и дорогостоящего технического обслуживания в межремонтный период.

Материал изготовления

При выборе материалов для основных деталей арматуры необходимо учитывать:

Заданные условия эксплуатации:

а) давление рабочее; б) температуру стенки (минимальная отрицательная и максимальная расчетная); в) химический состав и свойства рабочей среды (коррозионность, степень опасности в соответствии с таблицей 1, наличие примесей, приводящих к эрозионному износу); г) для жидкой среды – сочетание параметров (давления, температуры и скорости потока), приводящее к кавитационному разрушению; Свойства материала для требуемых условий эксплуатации и испытаний: а) пластичность, прочность и плотность; б) химическую стойкость к рабочей среде;

Кстати, прочтите эту статью тоже: Клиновая задвижка

Материальное исполнение арматуры технологических установок

– Установки подготовки и первичной переработки нефти

– в соответствии с материальным исполнением трубопроводов, а именно:

1. Для трубопроводов из углеродистых марок сталей корпуса, крышки задвижек применяются из сталей 15Л, 20Л, 25Л, 35Л. Уплотнительные поверхности колец, клиньев наплавляются хромистой сталью 2Х13 или 3Х13.

2. Для трубопроводов из сталей 15Х5М, 15Х5, Х8 корпуса и крышки задвижек, предохранительных и обратных клапанов изготавливаются из сталей марок 20ХМЛ, 20ХЛ, 20ГМЛ; допускается применение из сталей 12Х9ТЛ, 12Х10ТЛ, 12Х18Н9Л, 20Х 5 МЛ, 05Х18АН5ФЛ (по согласованию с заказчиком),

– Установки гидроочистки дизельных топлив с блоком моноэтаноламиновой очистки:

1. Для трубопроводов из стали 08Х18Н10Т, работающих с температурой среды выше 380оС, – корпус, крышка, клин задвижек изготавливаются из стали 10Х18Н9ТЛ, – шпиндель из стали 14Х17Н2 (07Х16Н4Б), уплотнительные поверхности затвора наплавляются стеллитом. К металлу деталей задвижек предъявляются требования стойкости к МКК по методу АМ, АМУ ГОСТ 6032.

2. Для трубопроводов из стали 15Х5М (15Х5) основные детали задвижек, предохранительных и обратных клапанов изготовляются из стали 20Х5ТЛ.

4. Уплотнительные поверхности ЗЭл предохранительных клапанов и запорных клапанов (вентилей) упрочняются твердым сплавом. – Установки каталитического риформинга:

1. Для трубопроводов из стали 08Х18Н10Т, работающих с температурой среды выше 380оС, – корпус, крышка, клин задвижек изготавливаются из стали 10Х18Н9ТЛ, шпиндель из стали 14Х17Н2. Уплотнительные поверхности затвора наплавляются стеллитом. К металлу деталей задвижек предъявляются требования стойкости к МКК по методу АМ, АМУ ГОСТ 6032.

2. Для трубопроводов из сталей 15Х5МУ, 15Х5М основные детали задвижек, предохранительных и обратных клапанов изготовляются из стали 20Х5МЛ. Уплотнительные поверхности затвора задвижек выполняются путем наплавки стеллита на кольца корпуса и диски, а уплотнительные поверхности клапанов упрочняются сплавом.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Задвижки

3. Для трубопроводов из углеродистых марок сталей корпус, крышка, клин задвижек и запорных клапанов (вентилей) изготавливаются из стали 20Л-2, 20Л-3, шпиндель из стали 20Х13. Корпуса предохранительных клапанов – из стали 20Л-2, 20Л-3 или 25Л-2, 25Л-3. Уплотнительные поверхности ЗЭл предохранительных клапанов и запорных клапанов (вентилей) упрочняются твердым сплавом. 4.1.2.10 Применение других марок материалов, а также расширение параметров применения для материалов, указанных в НД, допускается при положительном заключении специализированной организации. Допускается применение импортных материалов, являющихся аналогами отечественных материалов. 4.1.2.11 Соударяющиеся в процессе работы детали арматуры и приводных устройств изготавливают из материалов, не допускающих искрообразования при ударе. 4.1.2.12 Детали арматуры не должны приводить к накоплению статического электричества, или в конструкции арматуры предусматривают устройство для его снятия. 4.1.2.13 При применении в конструкции арматуры огнестойких уплотнительных материалов их огнестойкость подтверждают сертификатом пожарной безопасности. 4.1.2.14 Корпусные детали арматуры под приварку к трубопроводу изготавливают из сталей, обеспечивающих качественную сварку патрубков (переходных колец) арматуры с трубопроводом в полевых условиях. 4.1.2.15 При выборе материалов основного расчетного крепежа для фланцевых соединений, узлов уплотнения, разъемов и соединений корпусных деталей арматуры подлежат учету заданные условия эксплуатации и свойства материала для требуемых условий эксплуатации и испытаний по 4.1.2.1, а также обеспечению допустимых запасов прочности в пределах принятых показателей долговечности и назначенных показателей.

Параметры применения и технические требования к шпилькам, болтам, винтам, гайкам и шайбам для арматуры, в том числе, по выбору материального исполнения, к обеспечению прочности и долговечности и к изготовлению установлены НД

Требования к регулирующей трубопроводной арматуре

К регулирующей арматуре предъявляется широкий комплекс требований, которым она должна отвечать на протяжении всего жизненного цикла. В частности, это требования по виду регулировочной характеристики и точности регулирования параметров. Например, регулирования продолжительности циклов закрывания и открывания, а также фиксации затвора в нужном промежуточном положении.

Регулирующая арматура должна быть прочной и жесткой, без пластических и упругих деформаций переносить высокие механические нагрузки.

Как и любая другая трубопроводная арматура, регулирующая арматура не вправе не быть герметичной. Как по отношению к внешней среде, так и к разделяемым затвором участкам трубопровода.

Регулирующая арматура должна быть надежной и долговечной, т. е. способной на протяжении заданного срока гарантированно выполнять свои функции. Гарантированно ─ значит с допустимой интенсивностью отказов, с заданной вероятностью выполняя установленное число циклов срабатывания до первого отказа.

Эксплуатация регулирующей арматуры должна быть удобной и не сопровождаться значительными эксплуатационными расходами. Это означает, что обслуживание регулирующей арматуры не предполагает частой и трудоемкой регулировки, смазки и т. д. Это особенно важно для арматуры, расположенной в необслуживаемых помещениях, установленной на удаленных участках трубопроводов или производствах непрерывного цикла, остановка которых для проведения профилактических работ крайне нежелательна.

Запорно-регулирующая арматура

Широкое распространение получили технические устройства, не ограничивающиеся решением задач, стоящих перед регулирующей арматурой, а способные служить еще и в качестве запорной арматуры, обеспечивая перекрытие потока рабочей среды с определенной герметичностью, что дало повод выделить отдельный вид комбинированной арматуры. Запорно-регулирующая арматура ─ то трубопроводная арматура, сочетающая функции регулирующей и запорной арматуры.

Ее наглядной иллюстрацией могут служить запорно-регулирующие клапаны. Например, клапаны КЗР, предназначенные для регулирования и перекрытия потоков регулируемой среды. Они демонстрируют, как в одном техническом устройстве могут быть успешно объединены запорная и регулирующая арматура для систем отопления.

Запорно-регулирующая арматура для отопления, дающая возможность регулировать параметры теплоносителя, а при необходимости на время отключать отдельные контуры отопления, позволяет сделать централизованные и автономные системы теплоснабжения более удобными, безопасными и энергоэффективными. Это одинаково справедливо как для «малой» сантехнической арматуры, так и для арматуры, используемой в «больших» тепло- и электроэнергетике. В т. ч. в технологических системах, включая системы безопасности, таких сложных и ответственных объектов, как атомные станции любого типа. А также в системах приточной вентиляции, горячего водоснабжения, центральных и индивидуальных тепловых пунктах (ЦТП и ИТП), при регулировании широкого круга технологических процессов в самых разных областях технологий.

Не применяя современную регулирующую арматуру, нельзя обеспечить одновременно надежную и максимально экономичную работу оборудования в самых разных направлениях современных технологий: во всех отраслях энергетики, включая находящуюся в ее авангарде ядерную, трубопроводном транспорте, химической промышленности и других.

Обратные клапаны

Предохранительный клапан – это защитник вашей трубопроводной системы от резкого скачка давления из-за которого может произойти гидроудар. Его отсутствие особо опасно в системах, которые оборудованы циркуляционными насосами, ведь если произойдет скачок напряжения или попросту произойдет отключение электроэнергии, вода какое-то время будет циркулировать в системе водопровода и последствия могут быть плачевными.

Основные преимущества обратного клапана

Стабилизирует давление в трубопроводной системе
Лишает проблему разрыва потока на поворотах и уклонах в системе трубопровода

Противоударный клапан обычно ставят после обратного в начале системы подачи воды . Основные материалы из которых изготавливают противоударные и обратные клапаны это: чугун и латунь.

Дисковой поворотный затвор

Здесь выполняется фланцевое соединение. При этом фланцы должны располагаться параллельно друг к другу.Перед установкой убедитесь в том, что на поверхности фланцев отсутствуют сколы, раковины, заусеницы и другие повреждения, которые могли бы нарушить герметичность. Уже перед началом монтажа поворотный диск необходимо приоткрыть, но не полностью.

Он не должен выходить за корпус поворотного затвора.После при помощи шпилек или болтов можно слегка прихватить. Далее диск поворотного затвора полностью открывается, после чего равномерно затягиваются крепежи. Если процесс монтажа прошел правильно, затвор должен с легкостью открываться и закрываться.

Важная информация про задвижки

Схема устройства задвижки.

Монтаж задвижек нужно выполнять с последующей их обвязкой стропом.
Задвижки нельзя опускать или поднимать, при этом цепляясь за шток или штурвал.
Недопустимо падение с высоты и любые удары.
Позиция задвижки должна соответствовать направлению потока (что можно определить по стрелке на корпусе).
Необходимо оберегать от повреждений защитное покрытие задвижек, так как они могут вызвать преждевременную коррозию.
Монтаж стальных задвижек с помощью сварочных работ должен осуществляться с верхним положением штока.