Трубопроводная арматура – краткий обзор и основные понятия

Трубопроводная арматура – краткий обзор и основные понятия

В современных жилых домах и квартирах всегда обязательно присутствует как канализация, так и система водоснабжения. Без этих двух элементов невозможно комфортное проживание в доме, а поэтому необходимо чтобы канализация и водоснабжение не только присутствовали в помещении, но так же и исправно работали.

Самым главным критерием состояния и исправности работы этих двух система является трубопроводная арматура. Ее главная функция это управление потоками рабочих сред в трубах, а именно: перекрытие, распределение, смешивание, разделение на фазы и т.п. операции, которые контролируют состояние рабочих сред. Классификация трубопроводной арматуры достаточно проста и легко запоминающаяся.

К первому типу трубопроводной арматуры относится регулирующая, а именно всяческие клапаны и краны, как, например, обратный клапан насосной станции. Второй тип – это запорная арматура, к ней можно отнести затвор поворотный дисковый ду150. Запорная арматура используется тогда, когда требуется перекрыть поток рабочих сред, обладающих определенным уровнем герметичности. Нержавеющий клапан на zet-climat.com.ua является одним из видов регулирующих устройств.

Что касается регулирующей арматуры, то с помощью перемены расхода она прекрасно справляется со своей главной задачей – регулировка параметров рабочих сред. Но помимо двух типов трубопроводной арматуры частенько применяется и третий тип – смешанный или запорно-регулирующий. Этот третий тип получается путем смешивания функций и возможностей первых двух, с мира по нитке, так сказать.

Везде требуются качественные приборы, механизмы, оборудование. Для отопления, например, используется одна разновидность арматуры, в водоснабжении другая. Для систем отопления обыкновенно используют ручные и термостатические клапаны. К ним могут подсоединяться медные, стальные или полиэтиленовые трубы, которые состоят из многочисленных слоев по структуре. Такие клапаны имеют цель обогреть общественные и промышленные здания и сооружения, футбольные поля и паркинги.

Запорно-регулирующая арматура используется еще более часто в системах водоснабжения. Тут могут применяться всевозможные виды балансировочных клапанов, шаровых кранов, фитингов. Изоляция сама по себе требует качественных и надежных материалов и приборов. Продукция, предлагаемая компаниями проходит все степени проверки и испытаний. Ее можно применить в системах питьевого водоснабжения. Это доказано соответствующими документами и сертификатами.

Много оборудования нуждается в защите от чрезмерного давления, которую вполне может предоставить предохранительная арматура. Когда возникает необходимость предотвратить возможность появления обратного потока в рабочих средах, применяется обратная трубопроводная арматура.

Арматура трубопроводная: применение и разновидности

Трубопроводная сеть любого назначения – это серьезная инженерная конструкция, в которой каждая деталь несет на себе определенную функциональную нагрузку, отвечает за качество, безопасность, бесперебойность работы сети. Но магистраль не состоит из одних лишь труб, необходима еще и арматура. Конструкционное решение таких деталей по сложности, материалу изготовления (сталь, чугун, латунь, пластик), видам и назначению разнообразны. Она используется для стальных, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых систем. Широкий ассортимент этих изделий классифицирован, что помогает разобраться с пониманием вопроса трубопроводная арматура: что это такое?

Каждый трубопровод оснащается разными видами арматуры — запорной, регулирующей и прочей

Классификация трубопроводной арматуры

Что же такое — «арматура трубопроводная»? Это механизм, работа которого заключается в изменении сечения проводящего просвета трубопровода с целью организации движения (регулировка, отключение, смешивание, сброс, распределение) одного или нескольких потоков жидких, газообразных, порошкообразных веществ, согласно техническим параметрам давления, температуры, мощности, направления и физико-химического состояния рабочей среды. Классификация довольно обширна, такие элементы делятся по разным критериям.

1. По выполняемым функциям:

• запорная – герметично перекрывает движение вещества в магистрали в момент закрытия, также обеспечивает проходимость без сопротивления при открытии механизма (кран, вентиль, заслонка, задвижка). Необходимость в данном процессе возникает периодически по техническим требованиям. К запорным относится элемент для спуска рабочей среды из емкости или поступления в контрольно-измерительные приборы;
• регулирующая – позволяет менять параметры температуры, давления, напора, уровня, расхода транспортируемого вещества (вентиль, самодействующий клапан, конденсатоотводчик, регулятор уровня). Редукционная или дроссельная арматура трубопроводов регулирует давление посредством гидравлического сопротивления;
• предохранительная – автоматически срабатывает на открывание клапана при давлении, превышающем норму, во время чего происходит сброс избытка проводимой массы (предохранительный клапан, мембранный предохранитель, перепускной клапан);
• защитная – отключает оборудование, участок трубопровода при аварийном изменении показателей проводимого вещества или блокирует обратный ток рабочей среды, защищая трубопровод и оборудование от аварийных ситуаций (обратный клапан, пневмозадвижки, отсечный клапан);
• фазоразделительная – разделяет проводимую среду, находящуюся в разных фазах состояния (удаление конденсата, масло/газо/воздухоотделение);
• распределительно-смесительная – распределяет поток вещества в заданных направлениях, либо смешивает потоки в единый (распределительный кран/клапан, смеситель, трехходовая арматура);
• контрольная – определяет уровень, движение проводимой массы (датчик уровня, пробко-спускные краны).

Контрольная арматура позволяет следить за температурой, давлением и прочими параметрами работы трубопровода

2. По способу управления:

• управляемая – приводится в действие посредством манипуляции вручную или с помощью механического (пневматического, гидравлического, электрического, электромагнитного) привода. Дистанционное управление может осуществляться отдельно установленным от трубопроводной арматуры приводом, соединяемым подшипниками, валами, тросом, зубчатыми колесами. Большая часть изделий, рассчитанная на трубы Ø не более 400 мм, управляется ручным приводом, процесс отличается медлительностью и приложением значительных усилий;
• автоматическая – действует автономно под влиянием рабочей среды или с помощью устройств автоматического срабатывания.

3. По способу соединения с трубопроводом:

• муфтовый – соединение муфтой с резьбой внутри, применим к Ø не более 80 мм и рабочему давлению 10 атм, подходит для металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых трубопроводов;
• фланцевый – прочное соединение с болтовой стяжкой, фланцевая стыковка может многократно разбираться и собираться для ремонта, прочистки арматуры. Необходим периодический контроль креплений, так как они могут ослабевать;
• под приварку – детали стыкуются сварочным швом в раструб или встык, считается самым надежным и герметичным, применяется для проводимости опасных веществ. Соединение может быть дополнено подкладным кольцом, чтобы исключить перекос стыковки деталей, такой способ используют при прокладке трубопроводов для АЭС;
• цапковый – способ соединения элементов небольшого размера, работающей под высоким давлением (КИПиА), посредством присоединительных патрубков с наружной резьбой и буртиком;
• штуцерный – используется для арматуры Ø не более 15 мм в лабораторных трубопроводах. Соединение резьбовое.

Фланцевое соединение относится к разборным креплениям; арматуру, установленную таким методом, легко обслуживать и заменять

4. По способу герметизации:

• сальниковая – достигается уплотнением контакта штока и шпинделя сальниковой набивкой (шнуры из асбестовых или пеньковых волокон, пропитанные герметизирующим составом, фторопластовая набивка);
• мембранная – уплотнение за счет мембраны (упругий эластичный диск), которая зажимается между крышкой и корпусом арматуры;
• сильфонная – подвижные элементы уплотнены сильфонным узлом (гофрированная трубка);
• шланговая – в конструкцию арматуры включен эластичный шланг, который пережимается, герметично отсекая поток.

5. По области применения:

1. специальная – изготавливается на заказ с определенными требованиями для выполнения специфических задач. Арматура трубопроводная такой разработки используется в лабораторных исследованиях, испытаниях, оборонном комплексе, АЭС;
2. общего назначения – изделия серийного выпуска, которые широко используются в промышленности, системах ЖКХ (водопровод, отопление), других производственных отраслях. К ним относятся:
3. пароводяная – широко применяется во всех сферах, где трубопровод работает с водой, рассчитана на различный спектр диаметров и рабочего давления;
4. газовая – применима к трубопроводам газоснабжения с требованиями для пожароопасной, взрывоопасной среды. Отличается прочным, герметичным соединением;
5. нефтяная – устойчивая к агрессивной среде арматура, устанавливаемая на трубопровод с нефтяным потоком или нефтепродуктами;
6. химическая – разрабатывается из материалов, устойчивых к окислению, для трубопроводов химической промышленности с очень агрессивной рабочей средой;
7. энергетическая – вид трубопроводной арматуры, сопряженной с работой энергетических котлов, установок, турбин с повышенным давлением (более 300 атм) и температурой пара (более 500 о С);
8. судовая – применяется на флоте, судостроении, морских сооружениях в условиях работы с нестабильным положением и суровым морским климатом;
9. резервуарная – монтируется на емкостях для сброса наполняющей среды (дренажная арматура), имеет один присоединительный патрубок.

10. По типу перемещения рабочего механизма выделяют такие виды трубопроводной арматуры:

• кран – запирающий элемент, имеющий тело вращения, перемещается, вращаясь вокруг своей оси с произвольным расположением относительно направления потока;
• задвижка – элемент регулировки или запора перемещается перпендикулярно направлению потока, имеет крайние положения откр. и закр.;
• затвор (заслонка, герметичный клапан) – дисковидный элемент затвора вращается вокруг своей оси перпендикулярно или под углом относительно потока;
• вентиль (запорный клапан) – тело запирания и регулировки посажено на шпиндель, перемещается параллельно потоку возвратно-поступательно, перекрывая сечение в горизонтальной плоскости. Работает с газообразной и жидкой средой, бывает клапанный и шаровый.

В зависимости от типа, задвижки и вентили могут работать с газообразной или жидкой средой

7. По условному давлению:

• вакуумная – изолирует часть или всю вакуумную камеру от системы откачки для управления последовательности процесса откачки;
• абсолютного давления (до 0,1 МПа) – применимы в оборудовании для измерения абсолютного давления среды трубопровода;
• малого давления (до 1,6 МПа) – бытовые металлопластиковые, полиэтиленовые, полипропиленовые водопроводы и системы из стали;
• среднего давления (до 10 МПа):
• высокого давления (до 100 МПа);
• сверхвысокого давления (более 100 МПа).

8. По рабочей температуре:

• криогенная (-150 о С и ниже);
• холодильного оборудования (от -60 о С до -150 о С);
• низкой температуры (от -20 о С до -60 о С);
• средней температуры (до 400 о С);
• высокой температуры (до 600 о С);
• жаростойкие (600 о С и выше).

Арматура трубопроводная фланцевая

Фланцы, дополняющие арматурную конструкцию – это элементы крепления в виде металлических плоских колец или дисков с отверстиями по периметру. Сквозь отверстия продетые болты, либо шпильки затягиваются, обеспечивая надежное соединение. Фланцевая арматура – совокупность разного вида трубопроводных изделий с данным типом стыковки, она распространена в установках, работающих с широким диапазоном давления и температуры.

Фланцевая арматура может быть изготовлена из стали, она может работать в широком диапазоне давления и температуры

Возможность разобрать крепление позволяет произвести ревизию или ремонт арматуры и трубопровода. Конструкция, размеры, требования арматурных фланцев соответствует ГОСТ. Являясь частью арматурного корпуса, фланцы отливают из чугуна (серый, ковкий) или стали. На трубы аналогичный фланец приваривают.

Предельные параметры работы арматуры из чугуна и стали внутренних сетей приведены в таблице №1.

Какая бывает промышленная трубопроводная арматура – виды и характеристики

Промышленная трубопроводная арматура используется для управления движением и контроля состояния водного потока. Главное отличие промышленного варианта от бытового заключается в том, что он может нормально функционировать даже в экстренных ситуациях, при сильном давлении.

Где применяется промышленная арматура

Трубопроводная арматура встречается в различных типах водопроводов, среди которых:

• Системы общепромышленного типа, к числу которых относятся стандартные трубопроводы, которые используются в обычных условиях. Они сконструированы из стандартной арматуры, со средними характеристиками.
• Системы нефтяной промышленности. Стоит отметить, что данный тип арматуры отличается большими размерами, и прекрасно адаптирован для перегонки вязких веществ.
• Системы специальных трубопроводов, которые, в основном, транспортируют токсические или химические вещества. Неудивительно, что чаще всего они встречаются в отраслях химии и медицины. Арматура, которая используется в специальных сетях трубопроводов, способна выдержать чрезмерные нагрузки, и соответствует всем нормам безопасности.
• Системы трубопроводов несерийного производства, среди которых особое место занимают военные комплексы и атомная энергетика. Однако, технологию производства, и характеристики арматуры узнать практически невозможно, в связи с тем, что вся информация строго засекречена. Стоит отметить, что право на выпуск арматуры для трубопроводов несерийного производства получают лишь предприятия, которые выиграли государственный тендер. Но, честно говоря, мало предприятий могут взять на себя такую ответственность.
• Системы трубопроводов отраслей судостроения и автомобилестроения. Но, стоит помнить, что в их конструкции используется особый вид арматуры, размеры и характеристики которой напрямую зависят от особенностей конструкции транспортного средства.
• Промышленные сантехнические системы, в которых используется стандартный тип арматуры, которая отличается от бытовой лишь усиленной прочностью и улучшенными характеристиками.

Важно помнить, что в каждой нормативно-технической документации указан рекомендуемый либо обязательный тип арматуры, который нужно использовать в соответствующем трубопроводе. Подбор должен осуществляться специалистами, которые используют тематический каталог.

Стоит отметить, что основными параметрами, на которые обращают внимание при выборе арматуры, являются: тип присоединения к трубопроводу, а также технические характеристики трубопровода (температура, давление). В зависимости от вышеуказанных параметров, определяется также тип конструкционного материала (сталь, чугун, цветметалл), схема управления («механика» или «автомат») и конструкция рабочего узла (вентиль или затвор).

Классификация промышленной трубопроводной арматуры

Многих интересует вопрос: «Что относится к арматуре трубопроводной?». Итак, существует несколько её разновидностей:

1. Запорная – наиболее распространённый тип арматуры, к которым относят перекрывающие трубопроводные узлы. Если более подробно, то запорная арматура играет роль крана или вентиля (детальнее: “Какая запорная арматура для трубопроводов есть на рынке и какую лучше использовать”). То есть, она перекрывает движение определённого вещества в трубопроводе. Поэтому, любой трубопроводный армопояс, можно причислять к данной категории.
2. Регулирующая – используется намного реже, чем запорная. Среди основных её функций стоит выделить регулировку процесса транспортировки по трубопроводу. Регулирующая арматура также включает в себя узлы (вентиль, дроссель). Данный тип арматуры непосредственно влияет на скорость потока, давление в системе, уровень жидкости, а также на другие физические параметры.
3. Предохранительная – специальный вид арматуры, основной функцией которого является защита рабочих параметров системы. Среди наиболее используемых представителей предохранительной арматуры, стоит выделить следующие: предохранительные клапаны и регуляторы направления потока, которые также называют обратными клапанами. Поэтому, можно сделать вывод, что предохранительная промышленная арматура используется для защиты целостности трубопровода в экстремальных ситуациях.
4. Контрольная – наиболее дорогая и технологичная арматура. Она способна автоматически отслеживать состояние потока, и, при этом, выводить точные показатели на приборную шкалу. Поэтому, несложно предположить, что высокая стоимость данного типа арматуры, объясняется наличием измерительных приборов, которые занимаются мониторингом параметров потока. В большинстве случаев это манометры, счётчики объёма потока и другие подобные приборы. Читайте также: “Какие виды трубопроводной арматуры лучше использовать – характеристики, преимущества, сфера применения”.

Особенности конструкции промышленной арматуры

Если рассматривать классификацию промышленной трубопроводной арматуры, то можно сделать вывод, что её ассортимент включает в себя узлы следующих видов:

• Задвижка – один из типов водопроводной арматуры, состоящий из корпуса и запорного элемента, который перемещается в плоскости, перпендикулярной центральной оси. Стоит отметить, что задвижку также можно использовать в системах с минимальным гидравлическим сопротивлением, и диаметром трубы до 2 метров. Важно помнить, что задвижка способна выдерживать давление до 25 МПа. Среди основных недостатков данного вида узлов стоит выделить плохую ремонтопригодность, большие размеры и высокую материалоёмкость. Стоит отметить, что задвижку относят к запорным узлам, а для её изготовления используют конструкционную сталь, латунь или чугун.
• Вентиль – используется в первую очередь как запорное и регулирующее устройство. В основе его конструкции лежит стальной или чугунный корпус, а также запорный элемент, который перемещается по направлению потока. Существует две разновидности вентилей: устройство со штоком возвратно-поступательного движения и устройство со штоком вращательно-поступательного движения. Первый вариант предусматривает движение маховика вентиля вместе с запирающим элементом. Во втором – маховик приводит в движение шпиндель запирающего элемента.
  Среди основных особенностей вентиля стоит отметить большие размеры и лёгкость в эксплуатации. Вентиль устанавливается на трубопроводы, диаметр которых меньше 3-ёх см.
• Затвор – главный представитель запорно-регулирующих устройств. В основе его конструкции лежит стальной корпус и запорный элемент, который перекрывает движение потока в перпендикулярной плоскости. Стоит отметить, что затвор может удачно функционировать в любых трубопроводах, и это с учётом того, что его масса и габариты не очень большие. Однако имеется один существенный недостаток – затвор не очень герметичный, поэтому, зачастую его устанавливают только в трубопроводы со средним уровнем давления.
• Кран – его конструкция очень схожа с предыдущим вариантом. Однако, имеется одно отличие – запорный узел крана имеет форму тела вращения, а не диска. Поэтому, краны, которые могут похвастаться лучшей герметичностью, используются в трубопроводах с любым допустимым давлением. Среди основных достоинств крана – его способность функционировать в любой плоскости. Поэтому неудивительно, что данный элемент обладает сравнительно небольшими габаритами.
• Клапан – данная разновидность запорной арматуры имеет много общего с вентилём. В основе его конструкции также лежит корпус и запорный элемент, который функционирует за счёт физических характеристик потока. Поэтому, логично предположить, что клапан вовсе не имеет внешних элементов управления.

Зачастую, шток клапана регулируется подпружиненным затвором. При этом сила натяжения пружины от уровня давления в трубопроводе. То есть, клапан перекрывает систему при показателях давления, которые не соответствуют норме. Обратный клапан, в свою очередь, перекрывает систему при движении носителя в неверном направлении.

Обзор технологий монтажа трубопроводной арматуры

К основным технологиям монтажа промышленной арматуры нужно отнести следующие операции:

• сборка неразборных соединений;
• сборка разборных соединений.

Выбор технологии напрямую зависит от величины внутреннего давления трубопровода. С точки зрения данного показателя, трубопроводы бывают нескольких видов:

• трубопроводы, давление которых устанавливается в диапазоне от 0,1 до 1,5 МПа, относятся к трубопроводам низкого давления;
• трубопроводы, давление которых устанавливается в диапазоне от 1,5 до 10 МПа, относятся к трубопроводам среднего давления;
• трубопроводы, давление которых устанавливается на отметке от 10 до 80 МПа, относятся к трубопроводам высокого давления.

Не стоит забывать и о трубопроводах с вакуумными системами – показатель давление не больше чем 0,1 МПа, а также о трубопроводах со сверхвысоким давлением – больше чем 80 МПа. Читайте также: “Какие бывают трубопроводы высокого давления, из чего изготавливают, как используются”.

В трубопроводах с низким и средним давлением используют стандартное резьбовое соединение, при котором резьбовой раструб арматуры в месте стыка поджимается контргайкой. Данная технология помогает установить соединение, которое, в случае неполадки, при ремонте не требует больших трудозатрат.

Стоит помнить, что в трубопроводах с высоким и сверхвысоким давлением резьбовой метод не используется. Вместо него на выручку приходит метод фланцевого стыка.

Если говорить более подробно о методе фланцевого стыка, то он подразумевает под собой наваривание плоского фланца на торцы арматуры. В таком случае, элементы трубопровода стыкуются, при этом, между фланцевыми торцами устанавливается уплотнитель, а также фиксируются на резьбовую пару болт-гайка, которую вставляют в специальное отверстие.

При неразборном соединении свариваются стыки трубы с запорным элементом. Данный тип соединения может использоваться во всех типах трубопроводов. Однако, нужно учитывать тот факт, что метод неразборного соединения значительно утрудняет ремонтопригодность. Поэтому, данный метод используют только в отдельных случаях.

Не удивительно, что в большинстве случаев, элементы запорной арматуры монтируют с помощью метода разборного соединения. В первую очередь это связано с тем, что для большинства промышленных систем, ремонтопригодность не менее важна, чем герметичность.

Трубопроводная арматура – краткий обзор и основные понятия

На предприятиях химической промышленности трубопроводы являются неотъем-

лемой частью технологического оборудования. Затраты на их сооружение достигают 30% от стоимости предприятия. Суммарная длина всех трубопроводов завода составляет десятки и сотни километров.

С помощью трубопроводов передаются продукты в самых различных состояниях: жидкости, пары и газы, пластические и сыпучие материалы. Температура этих сред может находиться в пределах от низких (минусовых) до чрезвычайно высоких, а давление – от глубокого вакуума до десятков мегапаскаль.

Обычно трубопроводы классифицируют в зависимости от основного назначения:

– технологические, служащие для транспортировки различных химических соеди-

– тепловые и газовые сети, используемые для подвода инертного газа или пара;

– линии водоснабжения и канализации.

В зависимости от расположения по отношению к оборудованию трубопроводы де-

лят на внутренние и внешние. Внутренние трубопроводы располагаются внутри агрегата и связывают в единое целое его отдельные элементы, например трубы котла или теплообменника. Внешние трубопроводы связывают отдельные агрега-

ты в единый производственный комплекс.

В зависимости от параметров транспортируемой среды трубопроводы делят на пять категорий, которые подчиняются правилам Госгортехнадзора и Госстроя. Каждая категория трубопроводов характеризуется предельно-допустимыми значе-

ниями давлений и температур, причем самые низкие их значения соответствуют первой категории. Так, для транспортировки токсичных веществ применяют трубопроводы только 1-й и 2-й категории, легковоспламеняющихся веществ и горючих газов – трубопроводы первых четырех категорий, негорючих жидкостей и паров -трубопроводы всех пяти категорий.

Все трубопроводы после монтажа и испытания окрашивают масляной краской. Трубопроводы, покрытые изоляцией, допускается окрашивать клеевой краской. Окраска не только защищает трубы от коррозии и придает им эстетический вид, но и облегчает работу обслуживающего персонала, связанную с эксплуатацией и ремонтом трубопроводных систем. В табл. 14.1 приведены цвета окраски трубопроводов в зависимости от их назначения.

При проектировании к трубопроводам предъявляются следующие требования:

– надежность и минимум расчетных затрат;

– унификация узлов и деталей;

– высокая маневренность (быстрое включение в работу);

– уменьшение тепловых потерь в трубах,

– снижение шумовых эффектов;

– уменьшение длины труб и соответственно гидравлических сопротивлений.

Таблица 14.1. Цвета окраски трубопроводов в зависимости от назначения

Для нахождения оптимального решения необходимо выполнить вариантные проектные разработки и произвести выбор наиболее выгодного в технико-экономи-

ческом отношении варианта.

Рабочее проектирование, по существу, сводится к подбору соответствующих элементов по действующим стандартам и нормалям. При этом важное значение имеют характеристики – условный проход и условное давление.

Условный проход (D_у) – величина, условно характеризующая внутренний диаметр элемента трубопровода, не обязательно совпадающая с его действительной величиной (ГОСТ 355-67). Если два элемента имеют одинаковые значения условного прохода, то они имеют присоединительные размеры, обеспечивающие их стыковку.

Условное давление (р_у) – величина, характеризующая пригодность элемента для надежной эксплуатации при данных рабочих параметрах среды. При умеренной рабочей температуре (до 200 °С) условное давление равно рабочему. При более высокой рабочей температуре значение условного давления больше рабочего. Имеется специальный стандарт (ГОСТ 356-68) на условные, рабочие и пробные давления. При определении условного давления учитывается и марка материала.

Достаточно важным для обеспечения надежности и работоспособности трубопроводов является вопрос о правильном выборе материалов для труб и фасонных деталей. Для изготовления трубопроводов в химической промышленности применяются чугуны, углеродистые и легированные стали, медь и ее сплавы, фарфор, стекло, пластмассы, углеграфит и т.д.

Основными факторами, определяющими выбор материала для труб и арматуры, являются: достаточная механическая прочность, температуростойкость, коррозионная стойкость.

К частям трубопроводных систем относятся: трубы, их фасонные части, детали для крепления и соединения труб, компенсаторы температурных напряжений и трубо-

Трубы. Основным составляющим элементом трубопроводов являются трубы того или иного типа и размера, в зависимости от технологического назначения трубопровода.

В трубопроводах используются трубы бесшовные, сварные (с продольным или спиральным сварным швом), кованно-прессованные и кованно-сверленные.

Сварные трубы имеют сварные швы, поэтому они менее надежны и используются для транспортировки воды, сжатого воздуха, газа, пара низкого давления и других веществ при температурах от – 15 до +200 °С и давлениях до 1 МПа (обыкновенные) или до 1,6 МПа (усиленные).

Бесшовные трубы – цельнотянутые или цельнокатанные – более надежны и используются для транспортировки самых разных веществ в широком интервале температур (от – 180 до 800 °С) и давлений до 200 МПа.

Способы соединения труб. Трубы соединяются между собой и с арматурой. Трубные соединения делятся на разъемные и неразъемные. К неразъемным относятся соединения пайкой, сваркой и склеиванием. К разъемным – раструбное соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих раструб.

К основным факторам, лежащим в основе выбора типа соединения, относятся следующие:

– материал соединяемых деталей;

– характер передаваемой среды (токсичность, огнеопасность, наличие осадка, склонность к застыванию);

– необходимость частых разборок – сборок:

– температура и давление рабочей среды.

Стальные, алюминиевые, свинцовые и титановые трубы чаще всего соединяются сваркой встык (рис. 14.1).

Трубы из цветных металлов, их сплавов и пластмасс соединяются пайкой внахлестку или склеиванием с помощью надвижных муфт. Для чугунных, керамических, графитовых, а иногда и для фаолитовых труб используют раструбные соединения (рис. 14.2). Гладкий конец одной трубы вставляется в раструб другой. Кольцевое пространство заполняется пеньковой прядью, а затем увлажненным цементом.

Резьбовое соединение применяется преимущественно для стальных труб, но иногда и для винипластовых (рис. 14.3). Наиболее распространенным разъемным соединением труб является фланцевое (рис. 14.4).

Конструкция фланцев меняется в зависимости от материала трубы, рабочего давления в трубопроводе, температуры рабочей среды и от других факторов. Герметичность фланцевых соединений достигается с помощью прокладок, устанавливаемых между фланцами.

Фасонные части трубопроводов – служат для соединения отдельных отрезков труб или же выполняют следующие функции: изменение диаметра или направления трубопровода; ответвление от трубопровода одной или двух линий того же или меньшего диаметра. К ним относятся: отвод (а), колено (б), двойник (в), тройник (г), крестовина (д) и переход (е) – на рис. 14.5.

Рис 14.5. Фасонные части трубопроводов

Колена, отводы и угольники применяют для изменения направления трубопровода, переходы – для соединения труб разного диаметра, а тройники и крестовины – для создания одного или двух ответвлений. Соединительные части изготовляют путем гнутья труб или сварки заготовок из листового материала или отрезков труб.

Опоры трубопроводов. Внутрицеховые трубопроводы крепятся к стенам, колоннам, балкам и перекрытиям. Межцеховые трубопроводы часто укладываются на эстакадах.

Все виды опор делятся на неподвижные и скользящие. Скользящие опоры поддерживают вес трубопровода и одновременно позволяют ему свободно переме-

щаться в осевом направлении для компенсации температурных удлинений. На рис. 14.6 показаны примеры крепления трубопроводов на горизонтальных опорах. На рис. 14.7 изображена подвеска, позволяющая крепить трубопровод к высоко расположенным элементам здания.

Подвески могут применяться для крепления труб малого диаметра к трубопроводу большого диаметра. Крепление труб к стенке осуществляется с помощью кронштейна.

Температурные компенсаторы. Трубопроводы подвержены колебаниям температуры в зависимости от времени года, температуры транспортируемой среды и состояния теплоизоляции.

При изменении температуры трубопровода, жестко закрепленного в опорах, по сравнению с температурой, при которой производился его монтаж, в стенке труб возникают температурные напряжения и деформации. Для их компенсации используют специальные устройства – компенсаторы (рис.14.8).

Рис. 14.8. Компенсаторы: а – волнообразный:1 – трубы, 2 – кожух, 3 – ограничи-

тельные кольца, 4 – гофрированный гибкий элемент, 5 – стакан.

б – сальниковый: 1 – опора, 2 – набивка, 3 -корпус сальника, 4 – грунд-букса,

5 – внутренняя труба

По принципу действия и особенностям устройства компенсаторы можно разделить на два класса: компенсаторы деформирования (гофрированные) и компенсаторы проскальзывания (сальниковые). Компенсаторы первого класса понижают температурные напряжения в трубопроводе за счет деформации своих гибких элементов. Компенсаторы второго класса являются разрезными и допускают проскальзывание концов трубопровода.

Трубопроводная арматура. Арматура – это устройства, устанавливаемые на трубопроводах, аппаратах, емкостях и обеспечивающие управление потоком сред. По функциональному назначению трубопроводную арматуру подразделяют на следующие классы:

– запорная – для перекрытия потока среды (составляет около 80% от всей арматуры),

– регулирующая – для изменения параметров среды (температуры, давления и т.д.);

– предохранительная – для предотвращения аварийного повышения давления в системе;

– защитная (отсечная) – для защиты оборудования от аварийных изменений параметров среды отключением обслуживающей линии,

– фазоразделительная – для удаления конденсата из паро- и газопроводов.

Арматура любого класса включает три основных элемента: корпус, привод и рабочий орган (запорный, регулирующий и т.д.), состоящий из седла и перемещающегося или поворачивающегося относительно него затвора (золотника).

По конструкции корпуса арматуру подразделяют на проходную, в которой среда не меняет направления своего движения на выходе по сравнению со входом, и угловую, в которой это направление меняется на угол до 90°.

В зависимости от способа герметизации рабочего органа в корпусе различают сальниковую, сильфонную и мембранную арматуру. В первой герметичность обеспечивается сальником, во второй – сильфоном, а в третьей – мембраной. В зависимости от конструкции привода рабочего органа арматуру подразделяют на автоматически действующую, в которой привод осуществляется самим потоком среды, и управляемую, с ручным или механическим (электрическим, пневматическим и др.) приводом.

Запорная арматура. Серийно выпускают запорную арматуру следующих типов: краны, вентили, задвижки и заслонки.

Кранами называется арматура с затвором в форме тела вращения, который может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной направлению потока. Пример пробкового крана представлен на рис. 14.9. Краны имеют малое гидравлическое сопротивление; на трубопроводе могут устанавливаться в любом положении, однако они требуют постоянного ухода и периодического смазывания, в противном случае пробка может «прикипеть» к корпусу.

Вентили представляют собой запорную арматуру с затвором в виде плоской или конической тарелки (золотника), которая перемещается возвратно-поступатель

но вместе со шпинделем относительно седла (рис. 14.10). Вентили выполняются с ручным управлением или с электроприводом. Вентили на трубопроводе устанавливаются так, чтобы среда в них попадала из-под золотника. Область приме-

нения вентилей весьма обширна.

Заслонками называют арматуру, в которой затвор выполнен в виде диска, поворачивающегося на оси, перпендикулярной потоку и проходящей через диаметр диска. Их используют обычно на трубопроводах большого диаметра при малом давлении среды и нежестких требованиях к герметичности запорного органа. Их устанавливают на паро- и водопроводах, на линиях транспортиро­вания, не загрязненных осадками жидкостей, так как твердые частицы, попадая под седло, могут нарушить его герметичность.

Задвижка – это арматура, в которой затвор в виде диска или клина перемещается вдоль уплотнительной поверхности перпендикулярно оси потока (рис. 14.11).

Предохранительная арматура исключает возможность возникновения недопустимо больших давлений в трубопроводах и в аппаратах. Предохранительные клапаны бывают рычажно-грузовыми (рис. 14.12) и пружинными (рис. 14.13).

Регулирующая арматура. Это, прежде всего, регулирующие клапаны и вентили, смесительные клапаны, редукционные клапаны и регуляторы уровня. В системах автоматического регулирования регулирующие клапаны управляют расходом среды в соответствии с поступающей командой.

Фазоразделительная арматура состоит в основном из отводчиков конденсата, используемых для вывода из трубопроводной системы конденсата. В настоящее время преимущественно используют термостатические и поплавковые конденсато – отводчики.

Выбор трубопроводной арматуры. Основной тип запорной арматуры, рекомендуемый для трубопроводов диаметром от 50 мм и более, – задвижка; она имеет ми-

нимальное гидравлическое сопротивление, надежное уплотнение затвора и допус-

кает изменение направления движения среды.

Вентили рекомендуется устанавливать на трубопроводах диаметром до 50 мм; при диаметре более 50 мм вентили используют главным образом в случаях, когда по условиям технологического процесса требуется ручное дросселирование. Основное преимущество вентилей – отсутствие трения уплотнительных поверхностей, что позволяет их использование при более высоких давлениях. В связи с этим вентили устанавливаются на трубопроводах высокого давления.

Краны используют, когда требуются запорные устройства, обладающие незна­чительным гидравлическим сопротивлением или способные управлять нескольки-

ми расходящимися потоками, в последнем случае используют трех – или четырехходовые краны.