Энергетическая трубопроводная арматура

1.

Энергетическая трубопроводная
арматура

2.

Трубопроводной арматурой называют
устройства, монтируемые на трубопроводах и
предназначенные для управления, распределения
потоков, регулирования различных параметров
среды (давления, расхода, температуры).
Управление потоком производится
путем изменения проходного
сечения в рабочем органе
арматуры

3.

Классификация арматуры по
функциональному назначению
По функциональному назначению трубопроводная
арматура подразделяется на классы:
• запорная,
• предохранительная,
• защитная (отсечная),
• распределительно-смесительная,
• фазоразделительная,
• регулирующая.

4.

Запорная трубопроводная арматура служит для надежного и
полного перекрытие проходного сечения потоков сред.
Принципиально она должна обеспечивать всего два
состояния (открыта или закрыта) и, не предназначена для
эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

5.

Предохранительная
трубопроводная
арматура
предназначена для предотвращения аварийного повышения
давления в обслуживаемой системе путем выброса избыточного
количества среды.
Защитная трубопроводная арматура предназначена для
защиты оборудования от аварийного изменения параметра
среды (давления, температуры, направления потока) путем
отключения обслуживаемого участка.

6.

Распределительно-смесительная
трубопроводная
арматура предназначена для распределения потока по двум или
более направлениям, также для смешения различных сред,
например холодной и горячей воды.
Фазоразделительная
трубопроводная
арматура
предназначена для автоматического разделения различных фаз
рабочей среды, например воды и воздуха (воздухоотводчики).

7.

Регулирующая трубопроводная арматура предназначена для
регулирования параметров рабочей среды (давления, расхода,
температуры).
Эта арматура не обязательно должна обеспечивать полное
перекрытие проходного сечения.
К ней предъявляются повышеные требования по виду
регулировочной характеристики, надежности и точности
регулирования параметров.

8.

Конструкция арматуры содержит следующие основные
элементы:
• корпус с присоединительными патрубками,
• крышку корпуса,
• рабочий (регулирующий) орган,
• привод.

9.

Корпусные детали – детали арматуры (корпус арматуры и
крышка), которые удерживают рабочую среду внутри
арматуры.
Входной патрубок – присоединительный патрубок,
расположенный со стороны поступления рабочей среды в
корпус арматуры.
Выходной патрубок – присоединительный патрубок,
расположенный со стороны выхода рабочей среды из корпуса
арматуры.

10.

Рабочий орган арматуры состоит из двух элементов седла и
затвора.
Седло является неподвижной частью рабочего органа,
расположено на корпусе и представляет собой канал или отверстие
для прохода потока среды, окруженное уплотнительной
поверхностью, к которой должен плотно примыкать затвор.
Затвор является подвижной частью рабочего органа и
представляет собой деталь (диск, шибер, клин, пробка, плунжер,
тарелка и др.) или конструктивно объединенную группу деталей,
предназначенных для перекрытия проходного отверстия седла и
перемещающуюся или поворачивающуюся относительно седла.

11.

Привод – устройство, предназначенное для перемещения
затвора и для создания, в случае необходимости, усилия для
обеспечения требуемой герметичности в затворе.
В зависимости от потребляемой энергии привод может быть
ручным, электрическим, электромагнитным, гидравлическим,
пневматическим.
Шпиндель
–
кинематический
элемент
арматуры,
осуществляющий передачу крутящего момента вращением от
привода к затвору. Шпиндель и перемещающаяся по его резьбе
ходовая гайка являются элементами винтовой пары.
Шток – кинематический элемент арматуры, осуществляющий
передачу возвратно-поступательного усилия от привода к затвору.

12.

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
АРМАТУРЫ
Формула Вейсбаха:
2
p
2

13.

Базовый авторитет регулирующей арматуры – отношение
на полностью открытой арматуре потерь давления в
регулирующем органе ∆pрег (между затвором и седлом клапана) к
потерям давления между входом и выходом
aб = ∆pрег / ∆pар.

14.

Внезапное расширение канала
1
2
1
1
2
1 2
22
pрас
.
2
2
2
S 2 / S1 1 .
2

15.

Плавное расширение канала (диффузор)
pдиф pтр pрас
опт 7
12
pтр
1 S12 / S 22 ,
16 tg /2
sin 12
2
pрас
1 S1 / S2
2

16.

Внезапное сужение потока
1
2 3
4
1
1
2 3
4
22
pвс 0,5 1 S 2 / S1
2

17.

Плавное сужение канала (конфузор)
22
2
2
pкон
1
S
/
S
2
1
16 tg / 2
опт 42, 6

18.

Поворот потока
R
вп 0,95sin 2 / 2 2, 05sin 4 / 2
0, 051 0,19d / R
90

19.

По конструкции затвора выделяют
основные типы трубопроводной арматуры:
• задвижки,
• заслонки,
• краны,
• клапаны.
следующие

20.

Задвижка
Трубопроводная арматура, в которой
запорный или регулирующий орган
перемещается возвратно-поступательно,
перпендикулярно оси потока рабочей
среды.
Диаметр
прохода
применяемых
задвижек от 50 до 1000 мм, при
давлениях, достигающих 10 МПа.

21.

22.

Задвижки бывают
полнопроходные седло в размер диаметра трубопровода,
суженные диаметром седла меньше диаметра
трубопровода, что позволяет уменьшить необходимый ход
шпинделя и, как следствие, строительный размер задвижки.

23.

По конструкции запорного органа задвижки делятся
на параллельные и клиновые.
В клиновых — уплотняющие кольца корпуса расположены под
углом, диск имеет форму клина и при закрытии плотно прижимается
к кольцам.

24.

В параллельных задвижках уплотнительные кольца
расположены параллельно, а диск состоит из двух
тарелок, между которыми помещается клин. При
опускании диска клин распирает тарелки и прижимает
их к уплотняющим кольцам.

25.

Достоинства
Малое гидравлическое сопротивление
Удобство регулирования потока
Безопасность в отношении гидравлического удара
Недостатки
Громоздкость;
Сложность антикоррозионной защиты;
Непригодность для работы с жидкостями,
содержащими взвешенные частицы
Трудно открываются при диаметре свыше 400 мм

26.

Заслонка— тип трубопроводной
арматуры, в котором запирающий
элемент имеет форму диска,
поворачивающегося вокруг оси,
перпендикулярной или расположенной
под углом к направлению потока рабочей
среды.
Наиболее часто такая арматура применяется
при больших диаметрах трубопроводов,
малых давлениях среды и пониженных
требованиях к герметичности рабочего
органа
Заслонки

27.

Достоинства
Малая строительная
длина;
Малые габариты и масса;
Простота конструкции;
Малая стоимость.
Недостатки
Высокое гидравлическое сопротивление;
Плохая герметичность запорного органа;
Нецелесообразность применения для
малых диаметров, высоких температур и
давлений.

28.

Краны – трубопроводная арматура, в которой запорный или
регулирующий орган имеет форму тела вращения,
поворачивающейся вокруг своей оси, перпендикулярно
направлению потока.
По виду запорного органа (затвора) краны могут быть:
а) шаровые б) цилиндрические в) конусные

29.

Преимуществом
конусных
кранов
является
невысокая
стоимость, малое гидравлическое
сопротивление,
простота
конструкции, герметичность.
Недостатком таких кранов
является
большое
усилие,
требуемое на поворот пробки.

30.

Достоинство цилиндрических
кранов в возможности перемещения
пробки в вертикальном направлении,
что дает возможность регулировать
свободную высоту прямоугольного
отверстия в пробке.
Недостаток пробка не
обеспечивает достаточной
герметичности крана, ибо не может
быть плотно прижата к корпусу.
Данные краны применяют для
регулирования.

31.

32.

33.

34.

Краны устанавливают на трубопроводах малого диаметра
(до 80 мм) с невысокими давлениями (до 1,6 МПа),
температуре до 100°С
Достоинства:
Малые
габаритные
размеры;
Низкое
гидравлическое
сопротивление;
Простое
управление.

35.

Недостатки кранов
Возможность заедания или прикипания пробки
Нарушение герметичности (взвеси, повышенное давление)
Трудность регулирования потока, так как сечение для прохода
жидкости резко меняется при небольшом повороте пробки
Краны изготавливают из чугуна, бронзы.

36.

Клапаны
имеют затвор в виде плоской тарелки или конусного плунжера,
перемещающейся возвратно-поступательно вдоль центральной
оси уплотнительной поверхности седла корпуса.

37.

Вентиль.
Клапан с ручным управлением, в котором затвор
перемещается при помощи резьбовой пары,
называется вентилем.
Диаметр прохода наиболее распространенных
вентилей от 25 до 200 мм, они применяются при
давлениях от вакуума до 100 МПа.
По типу затвора делятся на
игольчатые и тарельчатые.

38.

39.

Достоинства:
Герметичны в широких пределах давлений
Надежны в работе
Точность в регулировании потока
Недостатки:
Сложное устройство, дорогостоящие
Больший, чем для кранов, вес
Непригодность при перемещении очень вязких
и загрязнённых жидкостей
Большое гидравлическое сопротивление

40.

41.

Мембранный клапан

42.

Мембранный клапан

43.

Достоинства:
простая конструкция, мембрана выполняет
роль затвора и сальника,
применяются на агрессивных химических
средах, солевых растворах и газах.
Недостатки:
низкая герметичность,
низкая надежность и ремонтопригодность,
выдерживают небольшие давления.

44.

Рычажно-грузовой предохранительный клапан
В таких клапанах усилию на золотник от
давления рабочей среды
противодействует сила от груза,
передаваемая через рычаг на шток
клапана. Настройка таких клапанов на
давление открытия производится
фиксацией груза определённой массы на
плече рычага. Рычаги также используют
для ручной продувки клапана.
Устанавливают в котельных и
компрессорных.

45.

Пружинный предохранительный клапан ППК
Усилие пружины действует на шток,
связанный с тарелкой клапана. Натяжение
пружины регулируется с помощью гайки.
Клапан имеет рукоятку для принудительного
открывания, которое проводят периодически для
проверки его работы.

46.

Импульсное предохранительное устройство —
устройство, представляющее собой совокупность двух
или более предохранительных клапанов, из которых один
(главный), установленный на основном трубопроводе,
оснащён поршневым приводом, а второй (импульсный), с
меньшим проходным сечением, служит управляющим
элементом. Он открывается по команде от датчика при
соответствующем давлении рабочей среды и направляет
её в поршневой привод главного клапана.
В этих устройствах используется поршневой привод, то
есть они не являются арматурой прямого действия.

47.

48.

Контрольная (защитная) арматура предназначена
для предотвращения аварийного повышения давления
в системе путем отключения участка.

49.

Обратные клапаны служат для пропуска среды в одном
направлении. В зависимости от принципа действия
различают подъёмные и поворотные клапаны
В крышке корпуса
установлен шпиндель с
золотником (тарелкой).
Седло и золотник
взаимно притёрты.
Среда направляется под
золотник и проходит
через клапан,
преодолевая его вес или
нажатие пружины.
Подъёмный обратный клапан.

50.

Срабатывание обратной арматуры происходит под
действием самой среды и является полностью
автоматически.
Обратные подъемные
клапаны
применяются для
воды и пара при
диаметре прохода 2550 мм, при условном
давлении 16 кгс/см2

51.

Поворотный обратный клапан.
Золотник (диск)
укреплён на рычаге,
который через
серьгу связан с
болтом, завёрнутым
в крышку клапана.
Диаметры прохода таких клапанов 50, 80, 100 мм.
Допускаемое рабочее давление 3 кгс/см2 при
температуре 60◦

52.

Клапаны этого типа
должны быть установлены
только на горизонтальных
участках трубопровода со
строго
вертикальным
положением золотника.

53.

Под действием среды захлопка поворачивается на
некоторый угол, открывая ей проход, при остановке потока
захлопка под собственным весом падает на седло.
В затворах с большими диаметрами при этом происходит
удар захлопки о седло, что со временем может привести к
выходу затвора из строя и появляется возможность
гидравлического удара в системе при срабатывании устройства

54.

Межфланцевые пружинные дисковые обратные клапаны

55.

Межфланцевые двухстворчатые обратные клапаны

56.

Отключающие клапаны предназначены для
предотвращения течи из трубопровода в случае его разрыва
(при превышении рабочей средой величины заданной
скорости течения).
При нормальном режиме работы оборудования такой
клапан открыт, пропуская через себя поток рабочей
среды. В случае резкого увеличения скорости потока
при
разрушении
трубопровода,
клапан
автоматически
(под
действием
пружины)
закрывается, прекращая выход среды из системы.
Закрытие клапана обеспечивается прижатием
пружиной золотника к седлу.

57.

При возникновении скорости потока,
превышающей по величине
допустимую, перепад давления
увеличивается, и при установленном
значении оказывается больше силы
упругости пружины, преодолевая ее
сопротивление. В результате ─
положение «открыто» сменяется
положением «закрыто».

58.

Отсечная (защитная) арматура предназначены для быстрого
перекрытия трубопровода при резком понижении давления.
Клапан представляет собой
автоматизированный механизм
с задвижкой, подключенный к
электромагнитному (соленоиду)
или пневматическому приводу.
Внутренняя
задвижка
при
срабатывании
привода
полностью
перекрывает
проходное отверстие клапана,
прекращая движение рабочей
среды.

59.

В зависимости от рабочего положению запорного органа при
отключенном приводе клапаны делятся на нормально закрытые
проход перекрыт и нормально открытые проход открыт.
Электромогнитные клапаны эффективноработают
только с чистыми, однородными средами, так как
сердечник имеет прямой контакт с теплоносителем.

60.

В технологических системах с
опасными средами чаще всего
применяются быстродействующие
отсечные клапаны с односторонним
пневматическим
поршневым
приводом, так как этот тип привода
способен
• создавать
большие
усилия
закрытия,
• жёстко фиксировать положение
закрытого рабочего органа,
• отличается
быстродействием
(закрывает клапан большого
размера за несколько секунд).

61.

Отсечной клапан прямого действия
Недостатком являются значительные усилия втягивания
катушки, что ограничивает их применения при больших
расходах теплоносителя.

62.

Клапан непрямого действия