Трубы » Арматура и вентили »

Запорная арматура для труб высокого давления — виды и характеристики


Запорная арматура для труб высокого давленияОдной из основных задач топливно-энергетических предприятий является безопасная транспортировка жидких и газообразных сред, в том числе химически агрессивных, при давлении, которое может превышать 80 МПа. Немаловажную роль в решении этой проблемы играет запорная арматура высокого давления. Производителями этих изделий, работающих в сложных условиях, являются специализированные предприятия всего мира.

Запорный вентиль (или запорный клапан) – наиболее распространённый вид запорной арматуры. Универсальность конструкции запорного вентиля позволяет устанавливать эту арматуру и на горизонтальных, и на вертикальных участках трубопровода.

Конструктивно запорный вентиль относится к арматуре, в которой для перекрытия потока транспортируемого продукта запорный орган совершает возвратно-поступательные движения параллельно центральной оси поверхности корпуса, вдоль потока передаваемого продукта.

Подвижный элемент вентиля – это шпиндель, который ввинчивается в резьбу неподвижной ходовой гайки. Гайка располагается в крышке или бугеле.

При использовании ходовой резьбы с функцией самоторможения существует возможность ставить рабочий орган в промежуточное положение без опасности его самопроизвольного сдвига под воздействием давления.

Конструктивно корпуса запорных вентилей разделяют на несколько видовПрямоточный клапан

Прямоточные – патрубки у таких моделей находятся на одной оси, а ось шпинделя располагается под углом к оси прохода. Преимуществами этого конструктивного решения является низкое гидравлическое сопротивление и отсутствие «зон застоя». К недостаткам можно отнести большую длину и значительный вес.

Проходные вентили монтируют на прямых участках трубопроводов. К недостаткам этой арматуры можно отнести довольно большое гидравлическое сопротивление, наличие «зон застоя», сложность конструкции, большие размеры и вес.


Угловые вентили предназначены для участков трубопровода, расположенных под прямым углом друг к другу. Работают при невысоких температурах транспортируемой среды.

Смесительные вентили дают возможность получать среду стабильной температуры путём смешивания двух потоков. Положительный эффект от их использования  – применение одного устрройства, заменяющего два вентиля и специальный смеситель.

По типу герметизации соединения шпинделя и крышки вентили бывают сальниковыми и сильфонными.

Преимущества запорных вентилей:

  • Возможность их эксплуатации для транспортировки сред, находящихся под высоким давлением, а также при наличии серьёзного перепада давлений на запорном элементе.
  • Простота конструкции, лёгкое техническое обслуживание и ремонт в период эксплуатации.
  • Для полного перекрытия прохода требуется небольшой ход запорного органа.
  • Относительно небольшой вес и размеры.

К недостаткам этого вида запорной арматуры можно отнести довольно значительное гидравлическое сопротивление и невозможность работы с сильно загрязнёнными средами и потоками с высокой вязкостью.

Шаровой кран, предназначенный для эксплуатации в условиях высокого давленияЗапорная арматура этого типа применяется на трубопроводах с давлением рабочей среды, превышающим стандартное. Запирающий элемент, работающий в условиях повышенных нагрузок, должен иметь высокую прочность и максимальное удобство при открытии и перекрытии тока рабочей среды.

В кранах подвижная деталь затвора представляет собой тело вращения с проходом для рабочей среды, которое для перекрытия потока поворачивается вокруг своей оси. Ось подвижной детали расположена перпендикулярно оси трубопровода.

Кран любой конструкции имеет две основные детали – неподвижный корпус и вращающийся элемент.

Кран высокого давления гидравлический конический в качестве запирающего элемента оснащён пробкой. Это простой и недорогой вид запорной арматуры. Однако конические краны малоэффективны для использования в трубопроводах значительного диаметра, для работы с агрессивными средами и в условиях повышенного давления транспортируемого продукта. Поэтому в таких отраслях промышленности, как металлургическая, нефтехимическая, газовая, такая запорная арматура практически не используется.

Краны шаровые высокого давления герметичны, долговечны, просты и надёжны в эксплуатации благодаря запирающему элементу в форме шара, вращающегося вокруг оси. Такая запорная арматура применяется для больших диаметров трубопроводов, агрессивных сред, при высоких давлениях транспортируемого продукта. Шаровые краны широко используются в коммунальном хозяйстве, энергетике, нефтяной, химической, металлургической, газовой отраслях.

Конструкция шарового крана

Конструкция шарового крана

По числу патрубков и направлению потока различают следующие типы запорной арматуры:

  • Трехходовой кран высокого давления используется для переключения потока продукта с одной линии на другую, направления в несколько трубопроводов или смешения двух потоков. Выпускают также четырёх- и многоходовые краны.
  • Краны высокого давления проходные изготавливаются с корпусом, имеющим соосные патрубки.
  • Угловые краны имеют корпус с патрубками, расположенными перпендикулярно друг к другу.

Задвижки являются разновидностью запорной арматуры, предназначенной для полного перекрытия потоков транспортируемых продуктов. Широко применяются для установки на магистральных и технологических трубопроводах. Запирающий элемент совершает возвратно-поступательные движения в направлении, перпендикулярном потоку среды. Задвижка имеет два рабочих состояния  – «открыто» и «закрыто».

По конструкции рабочего органа эту запорную арматуру разделяют на два типа:

  • Клиновые задвижки имеют цельный (жёсткий или упругий) или составной двухдисковый клин, образованный двумя дисками, находящимися под углом друг к другу.
  • Задвижки параллельного типа оснащены затвором, который имеет вид диска или листа (шиберные) или вид двух дисков с расположенными между ними пружиной или клином.

Задвижки, используемые как запорная арматура высокого давления, обладают сравнительно простой конструкцией, малым гидравлическим сопротивлением, малой длиной.

Недостаток задвижек:

  • значительное время открытия и закрытия;
  • большая высота, по сравнению с другими запорными устройствами;
  • невозможность применения с целью регулирования потока транспортируемого продукта.

Предохранительный клапан высокого давленияПредохранительные клапаны относятся к трубопроводной арматуре, предназначенной для автоматической защиты трубопроводов и всей технологической системы от превышения допустимого давления транспортируемого продукта способом его частичного сброса за пределы системы. Наиболее распространённым является предохранительный клапан пружинного типа.

По способу сброса продукта из системы клапаны разделяют на:

  • устройства открытого типа, работающие без противодавления и способные сбрасывать передаваемую среду непосредственно в окружающую среду;
  • клапаны закрытого типа сбрасывают продукт обратно в предназначенную для этого линию трубопровода, предохранительные устройства работают с противодавлением.

К преимуществам пружинных предохранительных клапанов можно отнести малые габаритные параметры при сравнительно больших проходных сечениях, возможность установки в требуемом пространственном положении, а также хорошую пропускную способность.

Регулирующие клапаны относятся к группе регулирующей трубной арматуры, используемой для управления характеристиками  рабочих сред на отдельно взятом участке трубопровода.

Эти устройства состоят из клапана или заслонки, выступающих в качестве регулирующего органа, они непосредственно воздействуют на поток путём изменения пропускной способности; а также
привода.

Привод может быть электрическим, пневматическим или гидравлическим, он выполняет роль управляющего механизма.

В зависимости от расположения регулирующего органа клапаны различают:

  • нормально открытые – такие клапаны имеют полностью открытое проходное сечение, если управляющий сигнал отсутствует;
  • нормально закрытые – при отсутствии управляющего сигнала проходное сечение закрыто.

Все материалы, применяемые для изготовления арматуры высокого давления, должны подбираться в полном соответствии со спецификациями рабочих чертежей. В ходе производства запорных, предохранительных и регулирующих устройств все операции литья, ковки, штамповки подвергаются неразрушающим способам контроля.