Технологический процесс запорная арматура

Для герметичного перекрытия потока воды, помимо запорной, может использоваться запорно-регулирующая арматура. Она является неотделимой частью систем отопления и водоснабжения.

Запорно-регулирующая арматура

Запорно-регулирующая трубопроводная арматура сочетает в себе основные характеристики регулирующей и запорной арматуры и применяется для контроля расхода, соответствия заданным параметрам, верности смешивания жидкости и газов.

Вернуться

Основные виды запорно-регулирующей арматуры

Запорно-регулирующая арматура применяется для систем отопления и водоснабжения, паровой системы, а также в промышленности для предприятий нефтехимии, химии и фармацевтики, где она выполняет задачи по регулировке потока жидкости, пара или газа. Выделяют следующие виды устройств:

1. Седельные.
2. Шаровые.
3. Клиновые.
4. Шиберно-ножевые.
5. Поворотно-дисковые.

Устройство запорного клапана

Вернуться

Общая характеристика седельных клапанов

Седельная арматура может применяться для систем отопления и водоснабжения как с целью регулировки и ограничения, так и в качестве запорного клапана. Основные виды седельной арматуры включают такие комплектующие:

• Сальниковые запорные клапаны;
• Угловые;
• Сильфонные;
• Регулирующие;
• Клапаны высокого давления;
• Продувки котлов.

Конструкция корпуса седельной арматуры исполняется в различных вариантах в зависимости от типа соединения, что необходимо для инженерных систем. В реализации доступны клапаны с такими вариантами соединений:

• Муфтовое;
• Фланцевое;
• Резьбовое;
• Сварочное.

Сильфонная арматура

Существуют различные виды седельной арматуры в зависимости от материала изготовления. Основные разновидности включают корпус из:

• Серого и ковкого чугуна;
• Литой стали;
• Нержавеющей стали;
• Бронзы.

Широкий диапазон рабочей температуры (-60 – +450 ˚С) позволяет использовать седельные клапаны для систем отопления и горячего водоснабжения.

Прочные и химически устойчивые материалы, что используются для изготовления запорного вентиля, позволяют применять такие комплектующие как в условиях нейтральных, так и агрессивных жидкостей и газов. Это наиболее выгодный вариант запорно-регулирующей арматуры с точки зрения стоимости и технических возможностей.

Вернуться

Характеристика и особенности использования шаровых кранов

В шаровых устройствах подвижная часть затвора играет роль регулирующего элемента. Такие устройства применяются для водопроводных систем и включают следующие виды:

• Шаровые краны высокого давления;
• Трехходовые регулирующие;
• Промышленные;
• Шаровые краны, оснащенные металлическими седлами.

Шаровые краны

Основные достоинства шаровых кранов, что выгодно отличают их от остальных видов запорной и регулирующей арматуры:

• Минимальное гидравлическое сопротивление;
• Надежность устройства;
• Простота в работе;
• Быстродействие;
• Подходят для пожаро- и взрывоопасных, токсичных и агрессивных сред.

Шаровые краны могут иметь различные исполнения концевых элементов и соединений, а именно:

• Резьбовые;
• Фланцевые;
• Сварные.

Устройство шарового крана

Шаровые краны могут быть оборудованы электро – или пневмоприводами для автоматизации процесса регулировки потока воды. Удобством шаровых кранов является их длительный срок службы и минимальное обслуживание.

Вернуться

Клиновые задвижки в качестве регулятора потока

Клиновые задвижки отличаются перпендикулярным перемещением регулирующего элемента по отношению к потоку жидкости или газа. Клиновые задвижки могут применяться для систем водоснабжения, отопления, газоснабжения, а также нефтепроводов, технологических и транспортных трубопроводов. Основные характеристики устройства включают:

• Возможность эксплуатации в любых условиях;
• Простота конструкции;
• Надежность;
• Износостойкость;
• Небольшое гидравлическое сопротивление;
• Срок эксплуатации – до 30 лет.

Клиновые задвижки

К числу недостатков клиновых задвижек для отопления можно зачислить:

• Длительное время закрытия вентиля;
• Сложность проведения ремонтных работ.

Хотя существуют варианты запорно-регулирующих задвижек, это все же редкость. Чаще всего клиновые задвижки используются в качестве исключительно запорной арматуры, что работает на два положения – открыто и закрыто.

Вернуться

Шиберно-ножевая запорная и регулирующая арматура

Шиберные задвижки укомплектованы запорным элементом плоской формы – шибером. В зависимости от типа конструкции выделяют:

• Однодисковые задвижки;
• Двухдисковые.

Данный тип запорно-регулирующей арматуры используется для работы в условиях сложной рабочей среды – для переработки сточных вод, очистки воды, переработки минерального сырья, химических продуктов. Основные достоинства шиберных задвижек:

• Минимальные требования к обслуживанию;
• Полнопроходность;
• Легко заменяемые кольцевые элементы;
• Полная изоляция ножа-шибера от потока раствора в открытом положении.

Шиберно-ножевые задвижки

Вернуться

Характеристика поворотно-дисковой заслонки

В качестве запорно-регулирующего элемента используется поворотный диск. Заслонки широко применяются для систем отопления, водоснабжения и кондиционирования. В качестве рабочей среды заслонки может выступать техническая или подготовленная вода. Основными элементами данного устройства являются:

• Корпус;
• Диск;
• Верхний вал;
• Нижний вал;
• Седло;
• Подшипники;
• Крышка;
• Кольцевое уплотнение;
• Упорное кольцо;
• Стяжной болт;
• Шпонка;
• Вкладыш;
• Гайки и шайбы.

Поворотно-дисковая заслонка

Основными преимуществами данного устройства являются:

• Низкая стоимость;
• Простота в эксплуатации и обслуживании.

Недостатки поворотно-дисковой заслонки:

• Чувствительность к перепаду давления;
• Ограниченные способности регулировать поток рабочей жидкости.

Вернуться

Технологический процесс работы запорно-регулирующей арматуры

Интересное по теме:

5.4. Запорная арматура

Краны  и клапаны, предназначенные для обеспечения непрерывности технологических процессов при нарушении работы, необходимости сервисного обслуживания манометрических приборов или их защиты от несанкционированных нагрузок, подразделяются на:

• запорные;
• трехходовые;
• запорно-функциональные;
• предохранительные.

У всех этих подгрупп имеются свои строго функциональные назначения.

 Запорные краны и клапаны предназначены для отключения линий подвода рабочей среды, т.е. отводов, импульсных и удлинительных линий от основной рабочей среды технологического процесса.

Запорные краны относятся к классической запорной арматуре, широко применяемой в энергетике, ЖКХ и других отраслях промышленности для отключения или подключения трубопроводов. Этим устройствам посвящен ряд монографий, написанных на хорошем профессиональном уровне.

В настоящей работе ниже рассматриваются запорные клапаны, используемые в схемах эксплуатации манометрических приборов.

Трехходовые манометровые краны и клапаны отличаются специфическими конструктивными особенностями и применяются при монтаже манометрических приборов для выполнения следующих функций: 

• для монтажа или демонтажа прибора без останова технологического процесса;
• для продувки импульсных линий;
• для подключения прибора при работе на паровых фазах;
• при проверке работоспособности прибора путем  выставления его на ноль;
• при поверке по рабочей точке или полной поверке на рабочем месте и др.

Современные технологические процессы в преобладающем большинстве требуют обеспечения возможности подсоединение или отсоединение манометрических приборов без их останова.  С этой целью подвод рабочей среды осуществляется через запорное устройство, которое может монтироваться, в зависимости от требований эксплуатационщиков оборудования,  как после отвода,  так и перед ним. 

На современном энергетическом оборудовании  по соответствующим требованиям (системы Котлонадзора) в месте отбора пробы рабочей среды должна монтироваться двухходовая запорная арматура, которая позволяет в любое время перекрывать линию подвода рабочей среды к манометрическому прибору. В этой схеме, однако, должен также монтироваться трехходовой манометрический кран или клапан непосредственно перед прибором. При монтаже или демонтаже манометрического прибора кран должен находиться в положении, когда внутренняя полость прибора соединена с атмосферой. 

В практике манометрии отмечаются случаи, когда запорное двухходовое устройство монтируется непосредственно на технологическом трубопроводе в точке отбора пробы перед отводом, а дополнительное  трехходовое устройство перед манометрическим прибором не устанавливается.

В результате, на действующем технологическом оборудовании на линии отвода давления перекрывается входное запорное устройство, а затем начинается демонтаж прибора. Отворачивая накидную гайку отвода, добиваются постепенного слива рабочей среды из внутренней полости манометрического прибора.

  Такая схема работы не рекомендуется для практического применения. Для возможности монтажа или демонтажа манометрического прибора без останова технологического оборудования перед измерителем необходимо монтировать трехходовое запорное устройство.

Такое устройство позволяет перед демонтажом прибора его внутреннюю полость через сбросное отверстие соединить с атмосферой.     

 В ряде случаев манометрические приборы монтируются на существенном удалении от точки забора пробы. Для отвода рабочей среды, как описано в гл.6, применяются импульсные линии.

Одним из требований обеспечения корректности показаний  измерения давления жидкостей в импульсных линиях не должны быть воздушные или газовые пробки. Для устранения таких пробок схема монтажа манометрического прибора должна предусматривать возможность продувки импульсных линий.

Технология организации продувок импульсных линий, а также конструкций существующих вспомогательных устройств, необходимых для организаций таких продувок.  

При организации измерения давления на паровых фазах включение манометрического прибора в работу имеет некоторые особенности. Так, после монтажа отвода, подсоединения манометрического прибора, технологического пуска оборудования с рабочей средой в виде пара необходимо время для конденсации пара в кольцевой петле.

При этом трехходовое запорное устройство должно исключать контакт высокотемпературной рабочей среды с внутренней полостью манометрического прибора, т.е. должно быть в закрытом состоянии. В этом состоянии оборудования пар поступает в кольцевую петлю отвода и из-за разности температур с окружающей средой конденсируется.

Таким образом в петле отвода образуется жидкая фаза и гидравлический затвор, препятствующий  нерегламентированному перегреву манометрического прибора.

Только после временной выдержки, гарантирующей заполнение жидкостью кольцевой петли отвода, а также ее последующего охлаждения до рабочих параметров, манометрический прибор подключается.    

В процессе отладки систем управления возникают потребности в выставлении на ноль манометрического прибора, подключенному к действующему технологическому процессу с определенным давлением рабочей среды.

В этом случае выставляют трехходовой кран или трехходовой игольчатый клапан КЗИТ в соответствующее положение, т.е.

отключают подвод рабочей среды, а внутреннюю полость манометрического прибора соединяют с атмосферой. 

Одним из наиболее трудоемких организационных процессов в эталонной манометрии является поверка рабочих средств. Демонтаж этих средств, транспортировка, а после поверки обратная транспортировка и монтаж.

При этом транспортировка измерительных средств после поверки требует особой предосторожности и нарушение этих требований может приводить к напрасно затраченным усилиям по поверке.

Ударные воздействия на манометрический прибор могут в последующем приводить к некорректному отражению измеряемого давления. Поэтому актуальным является проведение поверки манометрического прибора без его демонтажа. 

Для организации поверки трехходовой кран или игольчатый клапан КЗИТ переводятся в положение, когда отключается подвод измеряемой среды, а сбросное отверстие соединяется с атмосферой.

Если к сбросному отверстию, выполненному в виде резьбового соединения у трехходового крана или игольчатого клапана подключить генератор сжатого воздуха или жидкости с тарированным давлением, отслеживаемым по эталонному манометрическому прибору, то таким образом может проводится поверка манометрического прибора на рабочем месте, т.е. без его демонтажа.

Контроль состояния рабочего манометра или его поверка по рабочей точке проводится путем подключения к сбросному отверстию контрольного манометра. Рабочая среда с  измеряемым идентичным давлением поступает на рабочий манометр и контрольный прибор.

Такая схема носит название контроля рабочей точки. Сравнение между собой показаний двух приборов позволяет свидетельствовать о работоспособности или погрешности рабочего манометра.

При применении в этой схеме эталонного манометрического прибора процесс носит названия поверки по рабочей точке.

• Запорно-функциональные краны и клапаны предназначены для периодического включения или отключения рабочих приборов, а также для их монтажа, демонтажа или периодического обслуживания на действующем оборудовании.
• Предохранительные клапаны обеспечивают отключения линии рабочей среды при превышении предельно допустимого давления.
•  Для решения вышеописанных задач в процессе проведения измерений давления рабочим манометрическим прибором разработана различная вспомогательная арматура, конструкции, виды, принципы работы которой приведены ниже. 
•  Конструкция этой арматуры, а также место их установки на импульсной линии выбираются в зависимости от особенностей технологического процесса, параметров и свойств измеряемой среды.

Как правильно установить запорную арматуру для водопровода

Эта арматурасодержит в своем составе целый набор крепежей, узлов, приспособлений, деталей, которые используются для регулирования различных потоков. Среди них можно выделить следующие элементы:

• вентили;задвижки;краны;затворы;клапаны.

Они устанавливаются на различных трубопроводах, в емкостях и на агрегатах.

В действие данные элементы приводятся при помощи специального электрического приспособления или вручную. Существует несколько типов такого оборудования, как запорная арматура для водоснабжения. Виды элементов бывают предохранительные и смесительные.

Требования, которые предъявляются к данному виду оборудования, должны соответствовать следующим стандартам:

• Материал изготовления – латунь, сталь, бронза, пластмассы, чугун.Каждый элемент отвечает специальным условиям эксплуатации.Показатель пропускной способности достаточно высокий.Запорная арматура для водоснабжения рассчитана на определенное давление и температуру.Обязательным требованием является антикоррозийное покрытие,которое предотвращает появление ржавчины.

Распределительно-смесительная арматура

Распределительно-смесительная арматура служит для распределения жидкостей (воды горячей и холодной, теплоносителей) по определенным направлениям или для смешения потоков. Данное устройство исполняется в виде многоходовых кранов и клапанов.

Рассмотреть данную сантехническую арматуру можно на примере системы низкотемпературного напольного отопления.

Суть данного решения заключается в максимальном увеличении рассеивающей мощности тепловых приборов и подаче в контуры отопления теплоносителя оптимальной температуры, достаточной для компенсации теплопотерь в помещениях. Для реализации данных принципов действия и производится монтаж трехходовых распределительных кранов.

Устройство трехходовых кранов основано на принципе управления потоками жидкостей. Поэтому у любого изделия такого типа, как правило, три входных отверстия: одно из них общее, два оставшихся – переключаемые.

Переключение потока жидкости происходит с помощью поворотной (или штоковой) заслонки, имеющей два крайних положения. В крайнем положении течение жидкости происходит только через одно из переключаемых отверстий.

При любом промежуточном положении заслонки потоки жидкости смешиваются в определенной пропорции.

Монтаж арматуры своими руками

Любой вид запорной арматуры для водоснабжения может быть установлен тремя способами:

• методом сварки;
• на фланцы;
• при помощи резьбы.

Монтаж арматуры методом сварки

Приварные элементы арматуры в частных водопроводных системах в настоящее время используются крайне редко, так как для установки такого устройства необходимо сварочный аппарат и навыки работы с ним.

Устройство, устанавливаемое при помощи сварочного аппарата

Однако метод сварки до сих пор применяется при монтаже промышленных трубопроводов. Как установить арматуру методом сварки:

1. в месте установки крана, вентиля или задвижки вырезается участок труб;
2. края зачищаются и шлифуются;
3. арматура устанавливается на подготовленный участок и фиксируется сварочным аппаратом;
4. сварочные швы защищаются и покрываются слоем краски или грунтовки.

Арматура, зафиксированная при помощи сварочного аппарата

Сварочный шов нельзя разъединить для ремонта арматуры, то есть в случае поломки придется вырезать установленное ранее устройство. Однако сварочный шов является наиболее прочным и герметичным.

Монтаж при помощи резьбового соединения

Резьбовое соединение является разъемным, то есть при поломке арматуры ее можно будет заменить в кратчайшие сроки без каких-либо проблем.

Для обустройства резьбового соединения потребуются:

• болгарка для обрезки труб;
• инструменты для нарезания резьбы;
• гаечный ключ.

Резьбовая запорная арматура системы водоснабжения устанавливается по следующей схеме:

1. вырезается участок трубопровода. Концы труб обрабатываются;
2. нарезается резьба;

Нарезка резьбы для установки запорной арматуры

1. резьба на арматуре герметизируется при помощи любого материала, например, ФУМ-ленты или льняной нити;

Уплотнение резьбы на арматуре для повышения герметичности соединения

1. устройство фиксируется;
2. проверяется герметичность полученных соединений.

Как правильно нарезать резьбу и установить запорную арматуру можно посмотреть на видео.

Установка арматуры на фланцы

Фланцевое соединение также является разъемным, однако преимущественно используется на промышленных водопроводных системах.

Обустроить фланцевое соединение самостоятельно на бытовом водопроводе достаточно сложно, так как необходимо изначально приварить особые кольца, на которые будет фиксироваться арматура. Если такие кольца были установлены ранее, то установить фланцевую арматуру можно по следующей схеме:

1. между кольцом на трубе и фланцем, расположенным на устанавливаемом устройстве располагается уплотнительная прокладка, повышающая уровень герметичности соединения;
2. устройство фиксируется при помощи крепежных болтов, которые прилагаются к арматуре при покупке.

Монтаж арматуры при помощи фланцевого соединения

Зная функциональные особенности отдельных видов запорной арматуры и правила ее монтажа, подобрать наиболее подходящее устройство и установить его на водопроводную систему можно своими руками.

Запорная арматура устанавливается

• На вводе и вывода подающих и обратных трубопроводов из населенных пунктов.
• На насосах с патрубками.
• В местах ответвления трубопровода к узлам стояков, а также внутри помещений.

Во всех остальных случаях применение запорной арматуры, как и угля в Москве, обосновывается проектом и техническим заданием.

Правила монтажа запорной арматуры

При установке запорной арматуры следует придерживаться нескольких правил. И первое, что необходимо сделать — очистить трубопровод. Чистка может выполняться вручную или нагнетанием воздуха, воды или пара. Затем нужно тщательно проверить фланцы. Они должны быть ровными, без каких-либо изгибов.

Важный момент — защита от гидравлического удара. Высокое давление, которое может возникнуть при ударе, можно существенно сократить срок эксплуатации, а также привести к поломке насосного оборудования и запорной арматуры.

Именно поэтому необходима установка обратного клапана, который обеспечивает стабильность водного потока. Не следует слишком сильно закрывать запорную арматуру или перекручивать ее.

При сварке арматуры, выполненной из нержавеющей стали, ее нужно держать в открытом положении.

Как устанавливается запорная арматура

Трубопровод, в который будет устанавливаться запорная арматура, должен иметь обратный клапан, который обеспечивает стабильное течение. Монтаж запорной арматуры возможен только на прямолинейных участках.

До начала работ все внутренние поверхности очищаются от посторонних предметов и загрязнений. Кроме того, они не должны иметь каких-либо повреждений.При монтаже дисковых затворов диск должен быть открыт на четверть. Фланцы затвора и трубопроводов должны иметь равные диаметры.

При установке арматуры не требуется использование дополнительной прокладки между фланцами. 

Монтаж шаровых кранов предполагает использование присоединительной гайки

При выполнении работ следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить резьбу. Шаровой кран при монтаже не должен подвергаться силовым воздействиям

Выполняя установку задвижек, нельзя осуществлять их транспортировку, используя в качестве такелажа штурвал. Задвижку следует беречь от падений с высоты, так как это влечет за собой риск возникновения механических повреждений и развития коррозии. Перед установкой задвижку следует расположить согласно направлению движения рабочей среды.

Запорная арматура стоит, как и техническая соль дешево, поэтому доступна все потребителям. Установка производится поэтапно, а стабильное функционирование зависит от того, насколько точно были соблюдены правила по монтажу.

Требования к запорной арматуре

Запорные устройства по распространенности составляют около 80% трубопроводной арматуры. Основное их назначение – полное перекрытие потока среды, однако, они могут выполнять защитную, распределительную и другие дополнительные функции.

В зависимости от сферы использования устройств и природы передаваемой жидкости или газа, к запорной арматуре предъявляются особые требования, особенно, это касается химически агрессивных, а также пожаро- и взрывоопасных сред.

Однако, чаще всего трубопроводную арматуру данного назначения применяют для обустройства систем тепло- и водоснабжения.

Общие требования

• Класс герметичности запорной арматуры должен сохраняться по истечении не менее 2500 циклов.
• Длительность эксплуатации – от 50 лет.
• Привод механизма должен осуществляться при максимальном усилии не более 250 Н/м.
• Герметичность приводов и соединительных патрубков.
• Соответствие присоединительных размеров диаметру труб, резьбы или фланцевых соединений.
• Надежность эксплуатации запорной арматуры сетей тепло- и водоснабжения при температуре от -10 до + 80 °С при подземном размещении, от -40 до +60 °С – при наземном.
• Наличие графических обозначений граничных положений и направления перемещения.

• Гидравлическое сопротивление
• Одним из предъявляемых требований к запорной арматуре является экономичность, которая достигается за счет сведения к минимуму гидравлического сопротивления устройств, и, соответственно, экономии электрической энергии насосами, передающими рабочую среду
• Гидравлические потери, в большей степени, имеют место в радиальном направлении сетей, поэтому особое внимание уделяется сопротивлению арматуры секций

Герметичность арматуры

Уровень герметичности запорных устройств определяется классом герметичности перекрытия потока. Если условный диаметр составляет 1000 мм допускаются следующие объемы протечки: для классов В, С и D – 18, 180 и 1800 см 3 /мин соответственно. Класс А подразумевает плотное прилегание деталей и отсутствие протечки.

К запорной арматуре системы водо- и теплоснабжения предъявляется следующее требование: отсутствие пропусков на таких элементах, как воздушники и спускники (класс А), минимальные протечки в секционных сетях и ответвлениях (класс В).

Конструктивная надежность

Рабочее давление систем тепло- и водоснабжения составляет 1, 1,6 и 2.5 МПа. Запорная арматура в процессе работы должна выдерживать значения данного показателя.

В процессе эксплуатационных испытаний в сеть подается давление в 1,5 раза, превышающее расчетное.

Когда устройства используются при повышенных значения данного параметра, к арматуре предъявляются особые требования: значительная конструктивная прочность, патрубки и корпус большей толщины. Расчетное давление устройств от 4,0 МПа.