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^оС);
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^оС и ниже);
• холодильного оборудования (от -60^оС до -150^оС);
• низкой температуры (от -20^оС до -60^оС);
• средней температуры (до 400^оС);
• высокой температуры (до 600^оС);
• жаростойкие (600^оС 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.

Таблица 1

Важно! Установка арматуры из ковкого чугуна на трубопровод надземной укладки не допустима при температуре -30^оС, а из серого чугуна -10^оС, она заменяется стальной.

Фланцевая арматура применяется для труб диаметром от 50 мм, имеет внушительные размеры и вес. Ей не страшны перепады давления, температура рабочей среды может достигать 400^оС, подходит любое положение в пространстве.

Соединительная арматура трубопроводов

В процессе монтажа трубопровода возникает необходимость соединения труб различающихся материалов (из стали, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых) и значений диаметра между собой или должен быть встроен фланцевый элемент в состав сети на участке особой важности, где возможна аварийная ситуация. В данном случае используется соединительная арматура – вспомогательные детали стыковки (фланцевые адаптеры, хомуты, соединительные муфты, заглушки, отводы, крестовины, тройники), не имеющие в своей конструкции запорно-регулирующего механизма.

Стальные соединительные элементы подходят к любым типам трубопроводов, так как прочны и способны выдерживать высокие нагрузки

Такая арматура позволяет производить быстрый, прочный монтаж, замену деталей, ревизию и ремонт трубопровода. Способ соединения выбирают для каждого вида труб по назначению. Стыковка для металлопластиковых труб предпочтительна обжимная, а для полипропиленовых – сварная. Стык получается добротный, герметичный, долговечный. Диаметр соединительной арматуры варьируется от 25 до 2020 мм, номинальное давление от 1 МПа до 4 МПа. Материал изготовления: чугун, сталь, пластик. Тип соединения – резьбовой, фланцевый, обжимной.

Соединительная трубопроводная арматура из нержавеющей стали особенно прочна, устойчива к агрессивным средам, коррозии, температуре, износу, поэтому незаменима в химической, нефтегазовой, пищевой, фармацевтической промышленности, а так же АЭС.

Нержавеющая трубопроводная арматура

Применение нержавеющей стали позволило получить качественно другой вид изделий, не взаимодействующих с рабочей средой (без изменения ее свойств). В пищевой промышленности такие детали трубопровода незаменимы, они экобезопасны, химически инертны, устойчивы по всем параметрам.

Арматура из нержавеющей высоколегированной стали (фланцевая, соединительная, краны, затворы, клапаны, конденсатоотводчики) включается в нержавеющий трубопровод, транспортирующий питьевую воду, молокопродукты, масла, алкоголь с возможностью очищения системы после цикла производства. В пивоваренной и винодельческой промышленности нержавеющие детали составляют системы с регулировкой температуры, давления, распределения, смешивания.

Конечно, нержавеющие детали применимы и к системам бытовых и промышленных водопроводов, отоплению.

Нержавеющая арматура пригодна для использования в пищевой промышленности, бытовых водопроводных и отопительных системах

Трубопроводная арматура для АЭС

Работа атомной электростанции (АЭС) – сложное энергетическое производство повышенной опасности. Все оборудование должно работать точно «как часы», трубопроводная сеть не исключение. Она содержит большое количество арматуры, агрегатов, КИПиА.

Требования по установке трубопроводной арматуры на АЭС:

• движение рабочей среды должно соответствовать указательной стрелке на корпусе детали;
• запрещается применять арматуру не по назначению (запорную как регулирующую);
• все виды деталей должны иметь свободный доступ;
• арматура высоких температур должна закрываться съемной, разборной конструкцией с теплоизоляцией.

Соединение частей системы со средним и высоким давлением приварное (концы арматуры для АЭС делают под приварку) или фланцевое с наименьшим риском протечек. Материал изготовления – качественная сталь, устойчивая к агрессивной среде, нагрузкам, износу.

Предохранительной и защитной арматуре отводится важная роль. Для недопущения превышения давления, возникновения аварийной ситуации на парогенераторы двухконтурной АЭС устанавливают два предохранительных клапана (импульсные, рычажные, пружинные) — основной и вспомогательный. Обязателен сброс пара в барботер. Вывод дренажа из контуров АЭС осуществляется установленными последовательно двумя вентилями: сначала запорного, следом регулирующего. Запорный открывается полностью. Четко рассчитывается количество и места установки арматуры, применяется сложная система уплотнений в местах высокой радиоактивности среды. Арматура для АЭС после ремонта проходит ряд испытаний на давление с превышением рабочего на 25%.

Арматура для металлопластиковых труб

Вспомогательные детали для металлопластиковых трубопроводов внутренней укладки используют для управления потоком воды или теплоносителя при разводке труб к приборам водопровода, водонагревания, отопления, сливам. Это краны, вентили, затворы, клапаны, задвижки, смесители, регуляторы давления, обратные клапаны, рассчитанные на работу с температурой среды до 95^оС и давлением в 16 атм.

При монтаже трубопроводов из металлопластиковых труб чаще всего применяют латунные фитинги

Арматура металлопластиковых трубопроводов, используемых в бытовых условиях, небольшого размера и эстетично выглядит, имеет резьбовое и пресс-соединение, условные обозначения, что значительно упрощает монтаж. Изготавливаются из никелированной латуни, устойчивой к коррозии. Наиболее часто используются различные виды соединительной арматуры и шаровые вентили.

Важно! Выбор арматуры для металлопластиковых труб лучше остановить на проверенном производителе, качественный товар имеет длительный срок эксплуатации.

Арматура для полиэтиленовых труб

Как и в металлопластиковых трубопроводах, арматура для полиэтиленовых труб используется в напорных и безнапорных системах. Самый широкий ассортимент у соединительных элементов для зажимного, сварного или фланцевого соединения. Сварное соединение полиэтиленовых изделий считается самым надежным, герметичным, составляет единое литое тело.

Регулировка движения потока среды данных трубопроводов осуществляется с помощью полиэтиленовых (ПНД) или латунных кранов, вентилей, заслонок, рассчитанных на давление до 16 атм и температуру потока 45 — 80^оС (горячее водоснабжение), не подверженных коррозии. Шаровые краны, выполненные полностью из полиэтилена, могут подвергаться деформации при несоблюдении температурного режима.

Арматура для полипропиленовых труб

Запорно-регулирующая трубопроводная арматура, виды соединительной арматуры полипропиленовых труб такая же, как и для полиэтиленовых. Рассчитана на давление до 20 атм, температуру среды до 90^оС. Многие производители сейчас выпускают модели полипропиленовых элементов с обоймой из никелированной латуни горячей прессовки, которая составляет монолитную конструкцию, устойчивую к тепловому деформированию.

Пластиковые трубопроводы вполне успешно могут функционировать с арматурой, изготовленной из тех же полимеров

Наличие в полипропиленовых соединительных деталях встроенных латунных резьбовых разборных соединений позволяет оснащать пластиковый трубопровод металлической арматурой. Стоимость полиэтиленовых и полипропиленовых вспомогательных деталей значительно ниже металлических аналогов.

Условные обозначения арматуры трубопроводной

Чтобы правильно подобрать арматуру для стальных, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых и не только трубопроводов применяют условные обозначения – краткое содержание технических параметров детали классификации ЦКБА (Центральное конструкторское бюро арматуростроения). Шифр содержит определенную последовательность буквенных и цифровых значений. Две цифры впереди – вид арматуры, следом одна, две буквы – материал изделия, затем одна, две цифры – порядковый номер арматуры этого вида в каталоге, конечные две буквы – материал уплотнения или внутренняя поверхность изделия, римская цифра – конструктивное исполнение изделия, арабская цифра – конструктивное исполнение различных сред, режима.

Пример обозначения: 15с979нж – запорный клапан из углеродистой стали с электрическим приводом, номер арматуры (79) и уплотнением из нержавеющей стали.

Также используется схематические (графические) условные обозначения для спецификации и детального проектирования системы, разработанные ЦКБА. Обозначения составляю единую систему документации, закрепленную ГОСТ.

Все разновидности трубопроводной арматуры разработаны под определенные условия эксплуатации, они участвуют в бесперебойной и безопасной работе систем различного назначения всех сфер деятельности, делают их более работоспособными.