Регулировка задвижек на сетях и магистралях



Запорно-регулирующая арматура для сетей водоснабжения и теплоснабжения

Надежная арматура является залогом беспроблемной эксплуатации сетей водо- и теплоснабжения. К арматуре относятся: соединительные элементы трубопроводов, тройники, фланцы, задвижки, шаровые краны и прочие элементы.

Согласно ГОСТ 24856–2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» известны следующие виды арматуры:

Основные виды:

• запорная арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды c определенной герметичностью;
• обратная арматура (арматура обратного действия) – предназначена для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды;
• предохранительная арматура – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса рабочей среды;
• распределительно-смесительная арматура (распределительная арматура, смесительная арматура) – предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;
• регулирующая арматура – предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода или проходного сечения;
• разделительная (фазоразделительная арматура) – предназначена для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях или с различной плотностью;
• отключающая арматура – предназначена для перекрытия потока рабочей среды при превышении заданной величины скорости ее течения.

Комбинированная арматура:

• запорно-регулирующая арматура – совмещает функции запорной и регулирующей арматуры;
• невозвратно-запорная арматура – обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие или ограничение хода запирающего элемента;
• невозвратно-управляемая арматура – обратная арматура, в которой могут быть осуществлены принудительное открытие, закрытие или ограничение хода запирающего элемента арматуры.

Арматура также разделяется в зависимости от назначения:

• спускная арматура (дренажная арматура) – предназначена для сброса рабочей среды из систем трубопроводов;
• конденсатоотводчик – предназначен для удаления конденсата;
• защитная арматура (отключающая арматура) – предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока;
• редукционная арматура (дроссельная арматура) – предназначена для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части;
• контрольная арматура – предназначена для управления поступлением рабочей среды в контрольно-измерительную аппаратуру, приборы.

В системах тепло- и водоснабжения как в промышленности, так и в сфере ЖКХ наибольшее распространение получила запорно-регулирующая арматура.

К запорно-регулирующей арматуре относятся: вентили, задвижки, дисковые поворотные затворы, шаровые краны, предназначенные для перекрытия потока или изменения направления потока.

Запорная и регулирующая арматура монтируется:

• на производственном трубопроводе для обеспечения двухсторонней подачи воды к оборудованию;
• на пожарных стояках с пятью и более пожарными кранами;
• на стояках хозяйственно-питьевой сети в зданиях высотой три этажа и более;
• на ответвлениях от магистральных линий для обеспечения отключения при проведении ремонта отдельных участков;
• на рукавах в каждую квартиру;
• на подводках к смывным бачкам;
• на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;
• после регулятора давления.

Следует помнить, что к арматуре, устанавливаемой на сетях тепло- и водоснабжения, а также во внутридомовых системах, должен быть обеспечен легкий доступ для службы эксплуатации.

Для сетей в местах установки арматуры всегда должны устраиваться смотровые колодцы или люки, при скрытом размещении арматуры внутри здания – смотровые лючки.

Рассмотрим подробнее типы арматуры.

Вентиль (клапан) – тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Основными конструктивными элементами запорного вентиля являются: золотник, шпиндель, корпус с сальниковым или сильфонным уплотнением и бугельный узел. Устройство крепится на трубопроводе посредством резьбового или фланцевого соединения. Вращательное движение шпинделя в ходовой гайке преобразуется в поступательное движение золотника (тарелки клапана). В крайнем нижнем положении последний перекрывает седло, препятствуя прохождению потока рабочей среды. Перемещение запирающего элемента может передаваться и от штока, к которому прикладывается усилие маховика.

Для обеспечения герметичности при перекрытии потока на затворе вентиля закрепляется полимерная или резиновая прокладка, в высококачественных клапанах герметичность достигается уплотнением затвора «металл–металл» за счет тщательной притирки затвора и седла.

Вентиль с перпендикулярным расположением штока относительно оси потока рабочей среды называется прямым, с наклонным расположением штока – косым: он характеризуется меньшим гидравлическим сопротивлением.

Преимущества вентиля:

• отсутствие трения уплотнительных поверхностей в момент закрытия, так как затвор двигается перпендикулярно среде;
• небольшая высота.

Недостатки вентиля:

• большая строительная длина;
• небольшое проходное отверстие;
• эксплуатация только при определенном направлении рабочей среды.

Задвижки устанавливаются на трубопроводах для прекращения подачи воды и отключения отдельных участков сети. Также используются для регулирования расхода воды посредством изменения площади сечения отверстия задвижки. Основное конструктивное отличие задвижки от шарового крана или дискового поворотного затвора заключается в плоском затворе, который закреплен на резьбовом штоке и перемещается перпендикулярно оси потока. Задвижки всегда устанавливаются перпендикулярно движению потока воды. При изготовлении задвижек используется сталь или чугун.

Задвижки бывают параллельные и клиновые.

Корпус параллельной задвижки изготавливают из чугуна или из стали с фланцами и выдвижным или невыдвижным штоком. Параллельные задвижки состоят из двух дисков и расположенных между ними односторонних скошенных клиньев. Вращение маховика, связанного со шпинделем, поднимает диски (открывает задвижку) или опускает диски (закрывает задвижку). Для обеспечения более плотного закрытия клинья при опускании дисков раздвигаются и прижимают диски к гнездам. Параллельные задвижки используют при малых давлениях воды – как правило, не более 10 бар.

Клиновые задвижки изготовляются в полупроходном исполнении с невыдвижным штоком. Плотность перекрытия потока обеспечивается за счет уплотнения «металл–металл» или «металл–резина».

Преимущества задвижек:

• незначительное гидравлическое сопротивление при полном открытии затвора;
• возможность подачи рабочей среды в любом направлении;
• отсутствие поворота рабочей среды;
• широкая линейка типоразмеров.

Недостатки задвижек:

• сравнительно небольшой допустимый перепад давления на затворе;
• невысокая скорость срабатывания в аварийной ситуации;
• возможность заклинивания затвора при колебаниях температуры рабочей среды;
• возможность гидравлического удара в конце хода запорных дисков;
• трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей;
• высокая стоимость ремонта при относительно низкой цене задвижки;
• большая строительная высота и масса.

При появлении шаровых кранов и дисковых поворотных затворов задвижки применяются реже.

По конструкции дисковый поворотный затвор – это короткий отрезок трубы с регулируемым элементом в виде диска, поворачивающегося вокруг оси и расположенного перпендикулярно к оси прохода. Для герметичности применяются металлические или мягкие резиновые кольца. Принцип работы дисковых поворотных затворов заключается в том, что поворотный диск прижимается к уплотняющей поверхности седла внутри корпуса, преграждает путь потоку воды, а при повороте диска на 90° вода свободно проходит через затвор.

Поворотные затворы могут монтироваться в любом положении, но затворы больших диаметров рекомендуется устанавливать в горизонтальном положении, так как при вертикальной установке не исключена вероятность заклинивания, связанная с попаданием твердых частиц в область штока. Дисковые затворы могут изготавливаться с эксцентрично установленными дисками. Управление дисковыми поворотными затворами может осуществляться вручную, с использованием редуктора при помощи электропривода, пневмопривода или гидропривода.

Преимущество дисковых поворотных затворов:

• малый вес, малая строительная длина;
• герметичное перекрытие потока в обоих направлениях;
• небольшое сопротивление, оказываемое поворотным затвором потоку рабочей среды (высокое значение коэффициента K_v);
• сменное седловое уплотнение;
• большой диаметр прохода;
• долговечность. При правильной эксплуатации срок службы – 30 лет;
• запорная и регулирующая функции.

Недостатки дисковых поворотных затворов:

• бoльшие потери напора, чем при установке обычных задвижек;
• пониженная герметичность;
• трудность получения расчетных пропускных характеристик при работе затвора в качестве регулирующей заслонки.

Основные параметры дисковых поворотных затворов регламентируются ГОСТ 25923–89 «Затворы дисковые регулирующие. Ос-новные параметры» и ГОСТ Р25923–89 «Арматура трубопроводная. Затворы дисковые. Общие технические условия».

Шаровой кран – трубопроводная арматура, имеющая запорный или регулировочный узел в форме шара (сферы), используется для перекрытия потока воды, изменения направления потока. Запорным элементом является шар, выполненный из нержавеющей стали и имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды. Существуют два типа шаровых кранов – с плавающим шаром и с шаром в опорах.

Шаровые краны с плавающим шаром используются в трубопроводах с низким давлением и температурой.

Шаровые краны с шаром в опорах используются в трубопроводах больших диаметров с высоким давлением. Перепад давления воспринимается подшипниками опор, а не уплотнительными седлами.

Изменение направления потока воды происходит с помощью затвора, который можно повернуть на 90°. При этом шар внутри крана поворачивается вокруг своей оси стороной, в которой нет сквозного отверстия, в этом случае поток будет полностью перекрыт.

На магистральных водопроводах используются шаровые краны, рассчитанные на высокое давление.

Существует три типа шаровых кранов:

1. Проходной кран – направление потока не изменяется.

2. Угловой кран – направление потока изменяется на 90°.

3. Трехходовой кран имеет один входной и два выходных канала.

Преимущества шаровых кранов:

• высокая степень герметичности;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• небольшие масса и габариты;
• малое время открытия и закрытия;
• не требуется технического обслуживания в процессе эксплуатации;
• широкая линейка типоразмеров по способу монтажа (фланцевое, муфтовое, под приварку), по виду исполнения (цельносварной корпус или разборный корпус).

Недостатки шаровых кранов:

• повышенные требования к чистоте рабочей среды;
• возможно «прикипание» шара при длительной эксплуатации в закрытом или открытом положении.

Проведя анализ современной запорно-регулирующей арматуры, в заключении можно отметить, что каждый из рассмотренных типов арматуры обладает преимуществами и недостатками, зная которые, можно определиться с выбором арматуры под заданные требования и условия эксплуатации.

Источник

Регулируемая запорная арматура

Потоками сред внутри трубопроводов управляют с помощью специальной арматуры. Изначально регулируемая запорная арматура входит в категорию регулирующих устройств, позволяет перекрыть поток полностью или изменить его характеристики за счет уменьшения/увеличения проходного сечения.

Многообразие конструктивных решений запорно регулирующей арматуры обусловлено не одинаковыми требованиями для разных типов регулирования. Например, арматура может срабатывать при изменении химического состава, температуры, давления и прочих параметров среды.

Разновидности запорно-регулирующей арматуры

Чтобы регулировать любой параметр среды, необходимо получать постоянно обновляющиеся сведения о нем, поэтому арматура бесполезна без датчиков, измеряющих температуру, давление и прочие характеристики. С другой стороны, для максимального быстродействия запорного регулирующей арматуры необходима автоматизация процесса.

В своей категории арматура имеет несколько модификаций – клапаны, регуляторы, модифицированные задвижки, краны и заслонки, позволяющие, не только отсечь поток, но и корректировать его величину. Конструкция запорно регулирующей трубопроводной арматуры не одинаковая:

• поворотно-дисковая – ограниченная область применения из-за чувствительности к скачкам давления;
• шиберно-ножевая – однодисковые или двухдисковые;
• клиновая – широкая область использования вследствие простой конструкции и высокого эксплуатационного ресурса;
• шаровая – с металлическим седлом, промышленная, трехходовая и высокого давления;
• седельная – котловые продувки, клапаны ВД, регулирующие, сильфонные, угловые и сальниковые.

В разрыв трубопровода запорно регулирующую арматуру монтируют на резьбе, сваркой, муфтами либо фланцами на болтах.

Клапаны

В конструкцию клапана заложен элемент золотник, перемещающийся под прямым углом к направлению потока среды. Клапанная арматура со штоком работает от электрического, пневматического или гидравлического привода. При наличии у клапанной арматуры резьбового шпинделя регулирование производится вручную или электромотором.

Смесительные клапаны

Основным отличием регулирования у этого типа арматуры является смешивание нескольких потоков одним плунжером, управление с помощью пневматического или электрического привода. Датчики измеряют параметр рабочей среды трубопровода, при его критическом изменении приводят в действие смесительный клапан.

Регулирующие клапаны

Самой популярной считается клапанная арматура регулирующей конструкции без возможности перекрытия внутреннего сечения трубопровода. По конструкции арматура этого типа имеет отличия:

• трехходовые смесители имеют два входных и один выходной патрубок;
• угловая арматура перенаправляют поток под прямым углом относительно предыдущей магистрали;
• проходная арматура монтируется в разрыв прямолинейных участков трубопровода.

Классифицируется регулирующий клапан по типу внутреннего узла:

• золотниковая арматура;
• двухседельный клапан;
• мембранная арматура;
• клеточный клапан;
• односедельная модификация.

В контуры технологического оборудования и магистральные трубопроводы эти запорно регулировочные клапаны устанавливаются с дублерами привода и позиционерами. Мембранный узел внутри позиционера избавляет клапан от запаздывания, снижает гистерезис на 2%, повышает ресурс плунжера и уплотнения.

Запорно-регулирующие клапаны

Плунжер этой арматуры имеет сложную конструкцию – уплотнительную поверхность на площади контакта с седлом и профилированную часть для регулировки потока. Для разных сред корпус запорно корректирующего клапана изготавливается из неодинаковых конструкционных материалов – латунь/медь, легированная сталь, чугун и нержавейка.

Из-за особенностей конструкции управлять штурвалом запорно-регулирующей арматуры большого диаметра невозможно физически. Поэтому в трубопроводах от 150 мм применяют модификации арматуры с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом.

По аналогии с регулирующей арматурой запорно-корректирующий клапан имеет несколько вариантов исполнения:

• седельный – 1 седло для трубопроводов диаметром в пределах 150 мм, 2 седла в магистралях до 300 мм с давлением не более 6,5 МПа;
• клеточный – запорный узел состоит из полого перфорированного поршня, перемещающегося внутри направляющего аппарата;
• мембранный – затвор из фторопласта или резины, управляется только пневмо- или гидроприводом;
• золотниковый – самая простая конструкция, минимальные усилия на штурвале, возможно ручное управление клапанов большого диаметра;
• шаровый – высокая надежность, вариабельность типа привода, отсутствие позиционеров.

Золотниковый клапан фактически является краном по принципу действия, но отличается по конструкции.

Регуляторы

Задвижки и клапаны приводятся в действие приводом после получения информации о необходимости корректировки параметров среды от датчиков. А регуляторы прямого действия объединяют в себе функционал нескольких устройств:

• сами контролируют среду внутри трубопровода;
• являются энергонезависимыми механизмами;
• срабатывают самостоятельно, восстанавливая значение контролируемой характеристики.

В категориях защитной и предохранительной арматуры имеются аналоги регуляторов прямого действия – обратные клапаны и предохранительные клапаны, соответственно.

Регуляторы уровня

Устанавливается регулирующая арматура этого типа исключительно в сосудах и резервуарах. Управляются запорные регуляторы поплавком, отслеживающим изменение уровня внутри емкости:

• регулятор перелива выпускает избыточное количество среды;
• регулятор питания обеспечивает наполнение резервуара до требуемого количества.

В этой арматуре регулирующие уровень среды поплавки соединяются с затвором штоком или рычагом. Существуют варианты для монтажа внутри резервуара или снаружи, в поплавковой камере по принципу сообщающихся сосудов с одинаковым уровнем.

Регуляторы давления

Эта регулирующая арматура прямого действия имеет следующий алгоритм:

• система приводится в равновесие задатчиком;
• значение потока и номинального давления являются постоянными величинами;
• при нарушении любого значения сдвигается затвор, восстанавливается равновесие.

Основана регулировка на законах гидравлики, термодинамики, дополнительных датчиков, позиционеров и приводов здесь не требуется.

Задвижки электроприводные

Существует несколько вариантов исполнения запорно-регулировочной арматуры этого типа:

• два диска с круглой профильной частью внутри седел;
• шибер между двумя седлами, подпружиненная пята заплечиков;
• по бокам шибера имеются направляющие пазы, пружина вынесена из рабочей среды наружу.

В первом варианте невозможно обеспечить высокий ресурс и надежность. При наличии в среде сторонних включений диски будут подвергаться интенсивному износу. Во втором случае кроме описанной проблемы шпиндель создает осевые реактивные и прямые силы, снижающие точность перемещения шибера.

Последнее конструкционное решение обеспечивает максимальную герметичность, ремонтопригодность и эксплуатационный ресурс арматуры.

Заслонки с электро и пневмоприводом

Обозначается регулирующая заслонка с возможностью корректировки потока буквами ЗР и дополнительным словосочетанием ПР. Установка арматуры производится исключительно фланцами, без муфт и приварки. Шпиндель расположен внутри рабочей среды, что изначально снижает его ресурс из-за прямого контакта с агрессивной средой. В отличие от клапанов и задвижек регулирующая заслонка обладает гораздо большим эксплуатационным ресурсом:

• здесь отсутствуют зоны накопления механических примесей;
• нет интенсивного износа затворного узла;
• внутренний проход арматуры может быть меньше условного сечения клапана;
• конструкция максимально упрощенная;
• масса и габариты существенно меньше, чем у прочей арматуры запорно-регулирующего типа.

С другой стороны, зависимость приращения расхода от угла поворота шибера не линейная. При переводе из горизонтального положения гидросопротивление резко возрастает при малом угле открывании. И наоборот, при небольшом повороте от вертикального положения расход практически остается прежним.

Шаровые краны с тремя типами приводов

В данной категории арматура подразделяется на две модификации:

• только регулировочная без возможности полного перекрытия потока;
• запорно-регулирующая с перекрытием сечения трубопровода в крайнем положении.

При этом запорная версия шарового крана обеспечивает герметичность А класса, а регулирующая – В или С класса. Существуют шаровые краны с линейным и равнопроцентным расходом. В разрыв магистрали они монтируются сваркой, муфтами или фланцами.

Корпус изготавливается из полимерного материала (полиэтилен, полипропилен), композита или металла (сталь, латунь, медь). Эксплуатационный ресурс на регулировочно-запорные краны составляет 10 – 15 лет в зависимости от агрессивности среды.

Источник