Запорная арматура – ее виды и применение. Контрольная работа: Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция

Отопление

Запорная арматура — это один из наиболее распространённых видов трубопроводной арматуры и предназначается для перекрытия потока рабочей среды с определённой герметичностью. По подсчётам экспертов, количество запорной арматуры составляет около 80% от общего количества применяемой трубопроводной арматуры. В результате проведённых археологических раскопок было установлено, что человек использовал запорную арматуру уже белее 5 тыс. лет назад. В древних египетских манускриптах найдена информация об организации водоснабжения и использовании при этом поворотных и дисковых клапанов. При более внимательном исследовании области применения запорной арматуры и определённой доли допущения, можно увидеть принципы её работы даже у человека и у животных: с помощью так называемой «живой запорной арматуры» перекрывается поток жидкости, удаляемой из организма.

К запорной арматуре, в зависимости от конструктивного исполнения, относятся краны, клапаны, задвижки и дисковые затворы. Иногда ошибочно термин клапан заменяют термином вентиль — это неправильно и в серьёзной технической литературе такая замена не допускается. Также необходимо отметить, что согласно ГОСТ Р 52720-2007 2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» не рекомендуется употреблять термины заслонка; поворотный затвор; герметический клапан; гермоклапан вместо термина дисковый затвор.

Кран

Краном называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси. Краны изготавливают из металлов и их сплавов или из пластика. Краны бывают неполнопроходными и полнопроходными. В неполнопроходных кранах диаметр внутреннего отверстия меньше диаметра трубы, к которой он присоединяется, а в полнопроходных кранах эти диаметры совпадают.

Одним из современных и самых прогрессивных типов кранов является, так называемый шаровой кран, который находит всё более широкое применение в разнообразных областях техники и в быту. Конструкция шарового крана достаточно простая и известна уже более 100 лет. Однако, первоначально она не получила такого широкого распространения, как сейчас, из-за невозможности обеспечить надёжное перекрытие потока рабочей среды. Позже появились новые материалы, которые позволили гарантировать надёжность перекрытия потока рабочей среды и существенно снизить усилия, требующиеся для управления краном. В шаровых кранах перекрытие потока рабочей среды осуществляется вращающейся пробкой сферической формы, внутри которой имеется сквозное отверстие. В зависимости от решаемой задачи, при повороте сферы на 90о происходит либо полное перекрытие потока рабочей среды, либо полное открытие этого потока. Возможны промежуточные положения сферы. В этом случае шаровой кран выступает в качестве регулятора потока рабочей среды. Шаровые краны, несомненно, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами кранов. К таким достоинствам можно отнести:

простоту и надёжность конструкции;
высокую герметичность;
относительно небольшие размеры;
простую форму проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
удобное управление;
малое время и незначительные усилия, необходимые для поворота.

Клапан — это тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. По существу, клапан представляет собой временное препятствие в трубе и чаще всего применяется для осуществления автоматического сброса избыточного количества рабочей среды. Тем самым предотвращаются аварии, вызванные чрезмерным давлением рабочей среды на стенки трубопровода. Конструктивно клапан состоит из корпуса, крышки, седла, затвора (заслонки) и штока. Рабочая среда поступает внутрь корпуса клапана и в зависимости от решаемой задачи полностью или частично перекрывает её поток. При этом поток рабочей среды может либо изменять своё направление движения либо сохранять его без изменения.

Задвижкой называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Запирающий элемент задвижки — шибер, незначительно выходит за пределы потока рабочей среды. Герметичность перекрытия потока обеспечивается за счёт прижима шибера к седлу напором потока рабочей среды. Не рекомендуется использовать задвижки для частичного перекрывания потока рабочей среды, т.к. при этом возникают вибрации, которые в скором времени приведут к разрушению арматуры. Задвижки бывают параллельными, клиновыми, с выдвижным или статичным штоком.

Дисковый затвор — это тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

Чаще всего дисковые затворы применяются на трубопроводах большого диаметра и при небольших давлениях потока рабочей среды. Наиболее характерными областями применения дисковых затворов являются:

системы водо-, тепло- и газоснабжения и распределения;
системы вентиляции и кондиционирования;
системы пожаротушения;
при работе с абразивными и слабоагрессивными рабочими средами.

Именно к работе дисковых затворов в таких областях предъявляются повышенные требования к надёжности и герметичности.

Как уже отмечалось в начале статьи, до 80% трубопроводной арматуры относится к категории запорной. Область её применения необычайно широка — это сверхвысокие и сверхнизкие давления, сверхвысокие и сверхнизкие температуры, токсичный и абразивный характер рабочей среды и т.д. Благодаря совершенствованию конструкции и использованию новых материалов происходит постоянное расширение области применения запорной арматуры и решаемых при этом задач. Выбрать требуемую арматуру порой бывает крайне затруднительно. В таких случаях предпочтительно обращаться к услугам специалистов, имеющих большой объём разносторонних знаний и богатый опыт. Зачастую только такие специалисты могут решить проблему подбора требуемой арматуры, её монтаж и техническое обслуживание.

При производстве запорных узлов используют хорошо поддающийся обработке материалы: чугун, бронзовые и латунные сплавы, мягкие стали.

Диаметр стыкуемого с запорным узлом трубопровода;
Значение избыточного давления трубы в обычных условиях при температуре, составляющей + 20 градусов.

К элементам запорной арматуры принято относить следующие устройства:

Краны;
Заслонка;
Задвижка;

Точное определение условий, при которых предстоит работать запорной арматуре, помогает подобрать оптимальный тип устройств. Информация важна, так как и трубопроводов, доставляющих газообразные продукты и специализированных магистралей, перекачивающих агрессивные среды, на практике используют разные типы запорных узлов.

Виды запорного крана

Применяемые при монтаже трубопроводов запорные краны традиционно крепятся к магистралям фланцевым либо соединением, либо муфтой. Крановые патрубки банально привариваются к трубопроводам.

Запорные краны бывают двух видов:

Краны-пробки;
Шаровые краны.

Пробковые краны — традиционная запорная арматура имеющие форму неправильного конуса. До настоящего времени их применяют на тех магистралях, где перекачивают:

Различные газы;
Углеводороды;
Вода в жидком состоянии и в виде пара.

Главные недостатки кранов-пробок:

Чтобы управлять краном, нужен высокий крутящий момент — это вызывает необходимость применения редуктора
Склонность такого крана прикипать к магистрали требует периодическое обслуживание.
Недостаточное притирание крана с корпусом приводит к разгерметизации крана
Такие краны изнашиваются неравномерно, что нарушает герметичность магистрали.

Особенности, виды и устройство шаровых кранов

Более современным устройством считается шаровой кран, который из неподвижного корпуса и вращающейся в нем пробки. От того, какое положение занимает пробка, вещество, перекачиваемое по магистрали, течет свободно, либо блокируется.

Шаровые краны различают по контуру, который образуют их корпус:

Конический кран;
Сферический кран;

Благодаря передовой конструкции шаровых кранов их изготавливают из самых разных, порой оригинальных материалов — различных металлов, керамики, пластиков.

Области применения шаровых кранов:

Водопроводы отопительные магистрали бытового назначения;
Устройства для монтажа бытовых приборов, требующих постоянной подачи воды;
Производственные пищевые установки;
Различного рода ответвления на магистралях.

Надежность шаровой запорной арматуры, устойчивость к резким изменениям температуры и химическому воздействию делают такие краны незаменимыми в тех магистралях, где перекачиваются агрессивные среды.

Важнейшей характеристикой шаровых запорных устройств — способ установки. Согласно данной градации краны бывают:

Муфтовые – применяемые в трубопроводах с малым диаметром;
Фланцевые – применяют в магистралях, диаметр 50 миллиметров и более. Они способны выдержать повышенные нагрузки, свойственные промышленным трубопроводам;
Штуцерные – устойчивые к многократному демонтажу и разборке. Применяются в промышленном оборудовании;
Приварные – устанавливаются консервативной сваркой. Они предназначаются для функционирования в окружении агрессивной среды;
Краны комбинированные, предусматривающие два или более вариантов установки.

Запорные заслонки

Такая арматура используют только на трубах большого диаметра, в том случае, если давление перекачиваемого вещества невысокое.

Непосредственно функцию запорного устройства выполняет диск, конструкция которого позволяет ему делать вращение вокруг оси. Ось вращения может располагаться под любым углом к магистрали, в том числе и перпендикулярно. К герметичности заслонок предъявляются менее жесткие требования.

Управление заслонками осуществляется следующими способами:

Вручную;
Используя электрический ток;
Гидравликой.

Традиционно тело заслонки изготавливают из чугуна, а сам поворотный диск льют из стали. Свойство чугуна успешно выдерживать воздействие агрессивных химических соединений и устанавливать заслонки в местах перекачки щелочей, кислот, а также химически активных стоков.

Заслонки врезаются в магистраль фланцевым соединением. Иногда они просто привариваются. Конструкция заслонок способствует тому, что они могут регулировать поток, содержащий и твердые частицы.

Запорные задвижки

Предназначение запорных задвижек – перекрывать поток неактивного высокотемпературного вещества, перемещаемого магистралью под давлением. Задвижки интенсивно эксплуатируют в трубопроводах обслуживающих энергетику и объекты коммунального хозяйства.

Запорный узел задвижки располагается поперек направления потока.

По конструкции запорной мембраны задвижки разделяют на:

Клиновые – от постоянного трения в плотном объеме они постепенно могут разгерметизироваться;
Параллельные (шиберные) – они используются в трубопроводах, перекачивающих среду с механическими примесями, а также в сточной канализации, где допускается небольшое нарушение герметичности.

Распространенными являются электрические задвижки. Благодаря использованию электропривода оператор имеет возможность оперативно перекрыть поток.

Плюсы запорных задвижек:

Малое гидросопротивление;
Относительная конструктивная простота;
Универсальность;
Возможность проводки рабочего вещества в прямом и обратном направлении;
Легкий ремонт.

Запорные вентили

Вид арматуры, который используется наиболее активно. Запорный вентиль применяют если необходимо полностью блокировать поток перекачиваемого вещества.

Управлять давлением внутри магистрали с помощью вентилей невозможно. Поэтому они имеют два рабочих режима: открыт, закрыт. Монтаж запорного вентиля допускается и при открытом и при закрытом режиме.

Элементам вентиля является золотник, расположенный на подвижном шпинделе. Когда вентиль переводится в положение — закрыто — рабочая поверхность винта движется поступательно и параллельно потоку. Данная особенность помогает предотвратить такой эффект, как гидроудар.

По способу, которым эти арматурные узлы обеспечивают герметичность, вентили бывают следующих видов:

Сальниковые;
Сильфонные;
Диафрагмовые.

Для облегчения врезки в трубу большинство вентилей снабжаются патрубками. Данная арматура, применяется в средах, перемещаемых под высоким давлением. Поэтому стенки делают утолщенными. Такие вентили фиксируют методом сварки.

Массивные вентили устанавливаются с использованием фланцев. Небольшие конструкции крепятся муфтой.

Управление положениями вентилей выполняется вручную или электродвигателями. На некоторых производствах используются модели вентилей, предусматривающих возможность дистанционного управления. Для разных сред специалисты подбирают вентили, выполненные из определенных металлических сплавов. При транспортировке воздушных масс или воды, если их температура ниже +50 градусов, устанавливают муфтовые вентили, отлитые из чугуна. Для магистралей с повышенным давлением используют легкие муфтовые вентили из латунных сплавов.

Оптимальное запорное устройство способное функционировать в самых жестких условиях – вентиль.

Седло вентиля плотно обжимает золотник, обеспечивая надежную герметичность. Зарекомендовавшим материалом для подобного вида арматуры — латунь.

Если приходится размещать арматуру в высокотемпературном потоке, устанавливаются сильфонные вентили из латуни. Они легко выдерживают нагревание до высокой температуры.

Достоинствами являются надежная герметичность не позволяющая попадать нагретому веществу в атмосферу.

Эксплуатация в агрессивной среде предъявляет высокие требования к коррозийной устойчивости арматуры. В последнее время в таких трубопроводах стали применять фланцевые вентили состоящие из фарфора, с нанесенной на него антикоррозийной глазурью.

В самых сложных случаях применяют вентили-диафрагмы, которые оснащаются резиновым защитным покрытием. Существующее многообразие технических решений позволяет подобрать оптимальную модель, которая подойдет для конкретного трубопровода.

Федеральное агентсво по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафеда: «Транспорт и хранение нефти и газа»

Контрольная работа

на тему: «Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция»

Выполнил: студент группы ГРз-07-02

Политаев М.А.

Проверил: преподаватель

Фазлетдинов Р.А.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматура для управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой, путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

Запорная - предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;

Регулирующая - предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии;

Распределительная - предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

Предохранительная - предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды., защитная (отсечная) предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.

Фазоразделительная - предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорный элемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологических процессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводов устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Задвижки разделяют на несколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком. Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2 м.

Рисунок 1 Задвижка ЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)

Таблица 1 Технические характеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвеска подъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин с ЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второе число – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района; исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2S и СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированной и низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.

Арматура включает трубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, дроссели.

Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а также для выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Колонны подъёмных труб подвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.

Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная – на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.

Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубной головки, наружная – на муфте в крестовине.

Рисунок 2 Арматура фонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

(для УЭЦН, ППД и фонтанных скважин)

Ёлка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций.

В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Таблица 2 Технические характеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.

Фонтанные арматуры классифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:

Рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70, 105 МПа);

Схеме исполнения (6 схем);

Числу спускаемых в скважину рядов труб;

Конструкции запорных устройств;

Размерам проходного сечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).

Все фонтанные арматуры применяются с колонными головками ООК1 10"" ´ 9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головка конструкции ЦНИЛ "" ГАНГ "".

Колонные головки , как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины как инженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсадной колонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве между соседними колоннами труб.

Рисунок 3 Обвязка колонная головка ОКК1-35 К1 ХЛ

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Условия работы колонной головки достаточно сложны: нагрузка от веса обсадных колонн может превышать в глубоких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление среды, контактирующей с ними. Нарушение надежности колонной головки неизбежно ведет к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в отдельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Рисунок 4 Затвор поворотный

Затвор – элемент трубопроводной запорной арматуры, где регулирующий (запорный) орган поворачивается вокруг оси, которая не является его собственной осью. Наиболее распространенной разновидностью этого типа трубопроводной арматуры является дисковый затвор, у которого регулирующий элемент сделан в виде диска.

По виду обеспечения герметичности перекрытия потока жидкости дисковые затворы могут быть с уплотнением металл-металл, с мягким седловым уплотнением, с тефлоновым покрытием перекрывающих частей затвора. По типу присоединения его с системе водо- (трубо) провода затворы бывают с фланцами под сварку и под резьбовое соединение.

Управление затвором, в зависимости от усилия, необходимого для приведения его движущейся части с рабочее положение, может быть при помощи просто рукоятки, через редуктор, посредством пневматического привода или электрического. Материал и конструкция затвора должны быть таковы, чтобы он мог положенный срок работать не только на открытие-закрытие проходящей через него субстанции, но и регулировать проходящий объем. Для этого рукоятка затвора чаще всего выполняется с фиксатором, который позволяет стопорить рукоятку в различных угловых положениях.

Такие эксплуатационные свойства затворов, как удобство и простота их монтажа и замены уплотняющих элементов, достаточная долговечность (до 100 тысяч открытий-закрытий), относительно низкая стоимость привели к их широкому применению в трубопроводной отрасли.

Рисунок 5 Кран запорный

Кран запорный - один из видов запорной аппаратуры. Может быть выполнен из различных материалов: сталь, латунь, какой-либо пластик и др. Но устройство у них у всех одно и то же – корпус и запорный элемент. Запорный элемент может быть выполнен в виде цилиндра (цилиндрический кран) или в виде шара (шаровой). Реже в быту можно встретить кран с коническим запорным устройством.

По производительности краны запорные могут быть полнопроходным или полупроходными. Полупроходной кран – если перекрываемое отверстие по диаметру меньше диаметра подсоединяемых на вход и выход труб. И соответственно полнопроходной - когда оно такое же.

Основная задача запорного крана – перекрывать поток жидкости, проходящей через него. Т. е. у него два рабочих положения – открыто и закрыто. Понятно, что если ручку крана повернуть не на 90 градусов, а, скажем, на 45, то поток проходящей жидкости можно уменьшить грубо говоря в 2 раза. Таким образом, плавно меняя угол поворота ручки, можно плавно менять проходящий поток. Однако этого делать не рекомендуется, т. к. в зависимости от давления и состава жидкости кран запорный может повредиться, особо это касается острых кромок конструкции крана, которые могут сточиться, результатом чего при полном перекрытии жидкость может на выходе крана продолжать сочиться.

Запорные краны применяются как в промышленности (для транспортировки воды, нефтепродуктов, газа), так и в быту, для перекрытия в случае необходимости различных частей водопровода.

Рисунок 6 Вентиль

Вентили . Это еще один класс устройств запорной арматуры. Здесь запорный элемент находится на шпинделе. Вращательное движения в ту или иную сторону шпинделя (с помощью простого маховика или каких-либо приспособлений) преобразуется в возвратно-поступательное движение запорного элемента, который регулирует поток проходящей через него жидкости. Вращение шпинделя осуществляется или вручную (если усилие невелико) или с помощью какого-либо электрического (гидравлического) двигателя.

Массовый потребитель наиболее хорошо знаком именно с этим видом запорной арматуры в быту, т. к. различные модификации вентилей можно встретить в любой квартире, на загородном участке, в различного рода общественных помещениях и т. п.

Наиболее распространенный вид вентиля – это проходной вентиль, который устанавливается на прямолинейных участках трубопровода. Основной недостаток – достаточно высокое гидросопротивление и как следствие – наличие зоны застоя жидкости в районе установки такого вентиля. Этого недостатка лишен прямоточный вентиль, используемый в тех местах трубопровода, где не допускается снижения потока жидкости на выходе вентиля.

Также к наиболее распространенным типам вентилей относятся угловые (соединяет две взаимно перпендикулярные части трубопровода) и смесительные (смешивают два потока жидкости с целью, например, поддержания заданной температуры).

Рисунок 7 Клапан комбинированный многофункциональный типа ККМ

Клапан комбинированный многофункциональный ККМ-89х21 предназначен для установки вместо обратного клапана в компоновке колонны НКТ при добыче нефти электроцентробежными насосами (ЭЦН)

Таблица 3 Технические характеристики ККМ

Клапаны выполняют в трубопроводной арматуре роль своего рода датчиков, совмещенных с исполнительным устройством.

Основным типом являются предохранительные клапаны, которые осуществляют автоматический выпуск (в атмосферу или в специальные емкости) избытка жидкости или газа (пара) из трубопровода при образовании в нем давления, превышающего допустимое техническими параметрами, тем самым предотвращая аварию трубопровода. По типу исполнительного механизма они могут быть пружинными и рычажно-грузовыми.

Применяются также регулирующие, перепускные, распределительные, смесительные, отключающие клапаны, назначение которых несложно определить из их названия.

Отключающие клапаны осуществляют прекращение подачи жидкости или газа в трубопровод, начиная с его какого-то участка, при ее недопустимом расходе (например, при разрыве трубы).

Перепускной клапан поддерживает заданное давление в определенном участке цепи трубопровода путем частичного открывания и перепуска избытка жидкости или газа в другую ветвь трубопровода.

Распределительные клапаны (трехходовые или многоходовые) распределяют потоки рабочей среды в различные участки трубопровода, чаще с пульта управления, в связи с чем они часто имеют электромагнитный привод.

Смесительные клапаны используются, если необходимо смешивать различные среды, имеющие как различную температуру, так и различный состав. К таким клапанам предъявляются требования поддержания постоянного состава или температуры (или того и другого).

Регулирующие клапаны. Их задача регулировать расход протекающей по трубопроводу среды (жидкость, газ). Управляются они чаще всего от внешнего источника энергии.

Список используемой литературы

1. Справочник инженера по добыче нефти

2. Шуров В.А. ”Техника и технология добычи нефти» М.Недра,1983г

3. Бойко В.С. “Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений” М.Недра,1990г.

4. Каталоги заводов изготовителей нефтедобывающего оборудования

5. В.Г. Крец, Л.А. Саруев “Оборудование для добычи нефти”. Учебное пособие

Элементы запорной арматуры используются в инженерных системах общетехнического назначения и для работы в специальных условиях. Допускается монтаж на трубопроводы со следующими типами рабочей среды:

водой;
паром;
газами;
нефтью и нефтепродуктами;
химическими веществами, в том числе агрессивными (специальное исполнение).

Основными сферами применения являются предприятия жилищно-коммунального комплекса, энергосистемы, химическая, пищевая промышленность, сельское хозяйство, горнодобывающая, металлургическая, другие структуры.

В производстве запорной арматуры используются следующие материалы:

углеродистые и коррозионностойкие стали;
чугун;
титан;
цветные сплавы (латунь, бронза).

Виды запорной арматуры

Запорные устройства, перекрывающие поток рабочего вещества в трубе, классифицируются по способу остановки потока.

. Ее запирающий элемент движется перпендикулярно потоку рабочей среды.
. Ее запирающий элемент перемещается вдоль движения потока рабочей среды.
. Ее запирающий элемент поворачивается вокруг оси устройства перпендикулярно потоку рабочей среды.

Задвижки

Изделия данного типа используются на технологических линиях и в транспортных трубопроводах промышленного назначения. Задвижка изготавливается в следующих исполнениях:

с ручным управлением;
с электроприводом в стандартном и взрывоопасном исполнении;
с гидроприводом.

На запорной арматуре большого диаметра при ручном управлении устанавливается редуктор с червячной, конической или цилиндрической передачей для уменьшения усилия на маховик. Если шпиндель задвижки расположен горизонтально, электропривод монтируют на опоре, червяк и роликоподшипник густо смазывают маслом.

Основные характеристики:

условное давление, Р, МПа (кгс/кв. см): 0,16 (1,6) - 25,0 (250);
диаметр условного прохода, D, мм: 50-2000;
температура рабочей среды, К (°С): +213 (-60) − +838 (+565).

Классификация задвижек

По конструкции шпинделя запорной арматуры различают задвижки:

с невыдвижным (вращаемым) шпинделем. При открытии и закрытии элемент совершает только вращательные движения, резьба контактирует с рабочим потоком;
с выдвижным шпинделем. Запорный элемент движется поступательно, гайка и ходовая резьба вынесены из полости задвижки.

По конструкции затвора:

. Уплотнительные кольца в конструкции расположены под углом. Арматура может иметь цельный упругий или жесткий клин либо двухдисковый составной запирающий элемент;
. Уплотнительные кольца расположены параллельно друг другу. Затвор запорного устройства может выполняться в форме листа или диска либо в виде двух дисков с распорным клином или пружиной. Параллельные задвижки чаще всего отливаются из чугуна, используются в системах транспорта газа и воды. Модели с выдвижным шпинделем монтируются на трубы с диаметром не менее 50 мм.

Особенности задвижек

Арматура имеет простую конструкцию, характеризуется неприхотливостью в эксплуатации, высокой степенью ремонтопригодности. Функционирует в позициях «открыто» и «закрыто». При частой фиксации затвора в промежуточном положении возникает вибрация, что приводит к разрушению задвижки.

Вентили

Вентилем называется устройство, в котором движение запирающего элемента производится посредством ходовой гайки и шпинделя (резьбовой пары). Арматура обладает свойством самоторможения, поэтому запорный орган можно оставлять в любом промежуточном положении.

Основные характеристики вентилей:

материал основных деталей − серый чугун марки не ниже СЧ18-36;
диаметр условного прохода, D (мм): 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200;
тип присоединения к трубопроводу: фланцевое или муфтовое;
материал уплотнений затвора: фторопласт-4, кислотощелочестойкая резина средней твердости;
рабочая среда: пар, вода;
максимальная температура в трубопроводе, К (°С) − 489 (225).

Классификация вентилей

По конструкции корпуса:

проходные. Вентили такого типа монтируются на прямолинейных участках трубопровода, где не допускается уменьшение потока рабочей среды. Проходная арматура имеет большой вес и высокое гидравлическое сопротивление;
прямоточные. Патрубки такого запорного вентиля расположены противоположно друг другу. Корпус более компактный, но длинный и тяжелый. Гидравлическое сопротивление ниже, чем у проходных моделей;
смесительные трехходовые. Такие запорные вентили могут иметь три или четыре присоединительных патрубка. Устройства используются для соединения нескольких потоков с разными рабочими средами: газообразными и жидкими. Смесительные вентили используют для стабилизации рабочей температуры, процесса разжижения, дозирования реагентов и т. д.;
угловые. Запорные вентили этого типа имеют перпендикулярно расположенные присоединительные патрубки, монтируются в местах поворота магистрали.

По типу регулирующего элемента:

односедельные. Клапан выполнен в виде иглы с переменным по длине сечением. Запирающий элемент может крепиться к шпинделю или быть с ним одним целым. Клапан монтируется в корпусе посредством резьбы, но не обеспечивает герметичность при закрывании. Вентиль подходит для работы в системах с небольшим потоком газа;
двухседельные. Такие вентили разгружают шток по оси при разности давлений на входе и выходе. Слабый подъем регулирующего элемента не обеспечивает достаточную плотность запирания.

По степени герметизации:

сальниковые. Они имеют простую конструкцию, невысокую стоимость. Устройство такого вентиля предусматривает возможность смены сальника или донабивки;
сильфонные. Предназначаются для работы с опасными (токсическими, взрывоопасными) веществами, когда утечка недопустима. Уплотнение отличается высокой надежностью, но не подлежит ремонту.

Особенности вентилей

Имеет достаточно простую конструкцию, характеризуется надежностью и удобством в использовании. Недостаток такой запорной арматуры - высокое гидросопротивление, которое приводит к образованию застойных зон.

Шаровые краны

Кран представляет собой изделие, в которой сферический запирающий элемент поворачивается вокруг оси, располагающейся произвольно по отношению к движению рабочего потока. Устройство дает возможность не только полностью перекрывать поток, но и регулировать его движение. Материал изготовления шаровых кранов ГОСТом не регламентирован, его устанавливает изготовитель для каждой конкретной модели. То же самое относится к рабочим средам, параметрам и применимости запорной арматуры. Основной характеристикой изделий является номинальный диаметр (DN). Для шаровых кранов этот показатель составляет от 10 до 500 мм.

Конструктивные требования

Шаровые краны должны открываться поворотом шпинделя по часовой стрелке, если в конструкторской документации не указано обратное. Для крайних положений предусмотрены ограничители поворота пробки. Расположение рукоятки должно соответствовать направлению проходного канала шара. В конструкции запорного устройства предусматривают также элемент, обеспечивающий непрерывную электропроводимость. Снятие статического напряжения осуществляется только искусственным путем.

Классификация шаровых кранов

Эту запорную арматуру классифицируют по типу проточной части корпуса, выделяя:

полнопроходные краны,
краны с зауженным проходом.

По типу присоединения к трубопроводу:

муфтовые,
фланцевые,
цапковые,
штуцерно-торцовые,
по приварку.

По состоянию крана с приводом:

нормально открытые (НО),
нормально закрытые (НЗ).

По типу управления:

с ручным приводом;
с механизированным приводом (гидро-, электро-, пневмоприводом);
с механизированным приводом и ручным дублером.

По количеству и типу соединяемых патрубков:

проходные;
угловые;
смесительные (с тремя и более патрубками).

Номенклатура шаровых кранов на некоторых заводах включает изделия для монтажа в грунт. Такие модели имеют высокую вентильную ось, которая вместе с маховиком выводится на поверхность земли.

Область применения шаровых кранов

Арматура данного типа широко используется в системах питьевого водоснабжения, отопления, в пожарных гидрантах, пневмосистемах, трубопроводах, транспортирующих масла, пищевые растворы, нефтепродукты, химически агрессивные вещества и т. д. Простая конструкция и легкое использование позволяют устанавливать их не только на промышленных объектах, но и в жилых домах.

Особенности запорных кранов

Шаровые краны неприхотливы в эксплуатации, имеют компактные размеры и малый вес, не требуют технического обслуживания. Для перекрывания потока не приходится долго вращать ручку шарового крана - достаточно повернуть ее на 90°.

В отличие от регулирующих моделей шаровые краны предназначены для перекрывания потока рабочей жидкости, то есть имеют два основных положения: «открыто» и «закрыто». Возможно плавное изменение скорости движения среды, но оставлять пробку в промежуточном положении нежелательно. Под давлением жидкости стачивается острая кромка крана и нарушается герметичность.

Стандартизация запорной арматуры

Основные параметры всех типов запорной арматуры регламентированы ГОСТом, поэтому при изготовлении на корпусы устройств наносят соответствующую маркировку. Цифровое и/или буквенное обозначение может содержать информацию о заводе изготовителе, материале изделия, диаметре условного прохода, допустимых рабочих параметрах и т. д. Маркировка ускоряет процесс выбора, а стандартизация размеров упрощает монтаж.

Применяется в различных промышленных областях, и ее можно разделить на два типа: на имеющую общетехническое назначение и предназначенную для применения в особых условиях.

Все виды запорной арматуры изготавливаются из ковкого чугуна или стали.

Запорная арматура, имеющая общетехническое значение, необходима в различных промышленных отраслях, строительстве. Ее эксплуатация осуществляется на водопроводах, газопроводах, паропроводах. Все виды запорной арматуры изготавливаются из ковкого чугуна или стали. Они контактируют с водой, паром, газом, маслами. К запорной относится полнооткрывающаяся арматура: пробковые краны, вентили, арматура с проходным каналом, который имеет строение трубки Вентури.

Характеристика основных видов запорной арматуры

Промышленное производство всех видов запорной арматуры включает в себя изготовление кранов, клапанов (вентилей), задвижек и заслонок. У запорных вентилей размер составляет до Dy = 300 мм, где Dy - диаметр прохода. Эксплуатация запорных вентилей производится в тупиковых участках. Их можно применять для сильфонного уплотнения шпинделя. Широко распространены шаровые краны и заслонки простой конструкции. У задвижек несложное устройство: малая длина, небольшое гидравлическое сопротивление. Они бывают двух видов: параллельные двухдисковые и клиновые. При незначительном давлении необходимо применение двухдисковых задвижек, большое давление требует использования клиновых. У них клин может быть цельным, упругим или составным.

Для чего необходимы краны? Их виды и назначение

Краны устанавливаются на трубопроводах, водопроводах, паропроводах, газопроводах. Для эксплуатируемых кранов характерны малые размеры, незначительное сопротивление. Масса крана колеблется от 0,881 кг до 8,64 кг. Диаметр d в дюймах от 1 до 3 d. Широкое применение нашли два вида кранов: пробковые и шаровые. В зависимости от способа герметизации, они подразделяются на натяжные и сальниковые.

К трубопроводу краны присоединяются с помощью муфты, фланца или привариваются к нему. Краны пробковые, газовые, муфтовые, чугунные используются на трубопроводах, подающих природный газ. Температура при работе составляет tp< 50°С. Установка осуществляется в любом положении. Изготавливаются из чугуна. Соединение крана с трубопроводом происходит за счет резьбовой муфты. Параметры для работы кранов: рабочее давление - Pp=0,1 МПа, tp< 50°С.

Другой вид кранов - сальниковые муфтовые чугунные. Устанавливаются на трубопроводах, поставляющих воду или нефть. Рабочая температура составляет tp< 100°С. Положение крана при установке - любое. Изготовлены из чугуна основные детали крана: корпус, пробка, сальник. Сальник набивается пенькой или резиной. Давление среды составляет Pp= 1,0 МПа, если tp< 100°С, где Pp - давление, а tp °С - рабочая температура среды.

Краны малых размеров, или шаровые, характеризуются небольшим сопротивлением, но одновременно обладают высоким качеством, поэтому допустима их эксплуатация там, где трубопровод имеет большой диаметр. Кран изготовлен из чугуна. Для уплотнительных колец применяется фторопласт-4. Сальники набиваются пенькой. Давление в рабочей среде должно быть Pp = 1,0 МПа, а tp< 100°С.

Фланцевые стальные краны соединены с трубопроводом фланцами. У больших кранов предусмотрен червячный редуктор. Управление краном осуществляется с помощью маховика. Кран стальной. На трубопроводах, транспортирующих газ при температуре от - 40 до + 70°С, применяют краны со смазкой фланцевые стальные или с патрубками под приварку. Эти краны ставят только в вертикальном положении. Их работа осуществляется при низких и высоких температурах от -40 до +40°С. Краны управляются дистанционно, одновременно можно производить ручное управление с помощью маховика.

Устройство, использование запорных вентилей

Чаще всего применяются некоторые виды запорных вентилей, которые устанавливаются на трубопроводах и регулируются с помощью маховика или электропривода. Имеется также дистанционное управление.

У запорных муфтовых чугунных орган уплотняется кольцом из фторопласта - 4 или кольцом из резины или кожи. Устанавливаются на трубопроводах, по которым транспортируют пар, воду, воздух. Соединение осуществляется резьбовыми муфтами. Сальник набивается пропитанным асбестом АП.

В трубопроводах, транспортирующих воду при температуре до 50°С, ставят запорные муфтовые вентили, изготовленные из чугуна. Работают в любом положении. Вода подается под золотник. Корпус вентиля изготовлен из чугуна, - кожаное; все прокладки изготовлены из паронита. Сальники набиты асбестом.

В трубопроводах, по которым транспортируют воду иди воздух, температура среды составляет + 45°С, используют запорные вентили с электромагнитным приводом. Они работают при высоких температурах, до + 50°С. При установке сам электромагнитный привод направлен вверх. Крышка и золотник стальные, а корпус - из чугуна. Вентиль работает от электромагнитного привода. Можно управлять вручную.

Назначение и устройство заслонок

Заслонки применяются на трубопроводах, диаметр которых колеблется в пределах 2200 мм. Они имеют простое устройство; ими легко управлять, они относительно дешевы и обладают небольшим весом. Управлять заслонками несложно вручную. Некоторые заслонки укрепляются с помощью гидропривода или пневмопривода. К управляемым электроприводам относятся заслонки с диаметром 300-1600 мм на Ру = 1,0 МПа.

На трубопроводах, по которым идет транспорт воды, ставят бесфланцевые заслонки на Ру = 1,0 МПа. Запорный орган уплотнен за счет резинового кольца, которое устанавливается в канавке диска. Поворотный вал соединен с корпусом, а манжета - с резиновыми кольцами, уплотняет подвижное их соединение. Весь корпус заслонки сделан из чугуна; из стали - поворотный вал.

Заслонки, управляемые с помощью электропривода, ставят на трубопроводе электроприводом вверх, а приводной вал при этом расположен вертикально. Заслонки, имеющие ручное управление, устанавливают в любом положении.

Заслонки соединяются фланцами с трубопроводом. Можно также применить для этих целей сварку. Управляются они электроприводом. Для заслонок, имеющих диаметр от 300 до 600 мм, предусмотрен редуктор, обеспечивающий ручное управление. Уплотнителем служит резиновое кольцо на диске. Поворотный вал соединен с корпусом подвижно, уплотнен втулкой, имеющей запорные кольца. Заслонка изготовлена из стали марки 40Х. Работает при рабочем давлении до Рр = 1,0 МПа.

Электроприводы к бесфланцевым стальным заслонкам на Ру =1,0 МПа имеют диаметр Ру от 1200 до 200 мм, мощность от 3 до 5,2 кВт. Время, в течение которого открывается или закрывается заслонка, составляет от 1,5 до 1,8 минут.

Задвижки - запорные устройства на технологических линиях

Заслонки - это устройства небольшой длины; они применяются на магистралях и технологических линиях. предусматривает наличие невыдвижного или выдвижного шпинделя. Для закрытия или открытия прохода шпиндель делает много оборотов: такие задвижки имеют электропривод. У клиновых задвижек шпиндель невыдвижной, фланцевый, чугунный, давление Ру = 0,25 МПа. У них дистанционное управление. Диаметр - от 800 до 2000 мм, вес - от 1772 до 14015 кг. Электропривод имеет диаметр Dy от 800 до 2000 мм, время открытия или закрытия - от 2,3 до 5,8 мин. Установка осуществляется вертикально, электропривод направлен вверх. Можно поставить задвижку так, чтобы шпиндель находился в горизонтальном положении. Для этого червячную пару и роликоподшипник покрывают очень густой смазкой. Электропривод должен находиться на опоре.

Присоединение к трубопроводу происходит за счет фланцев. Основные детали сделаны из чугуна. Из паронита состоит прокладка; сальниковая набивка - из пропитанного асбеста. Конструкция клина - жесткая или упругая.

Для трубопроводов, по которым идет топливный газ и температура подачи для которых достигает до 100°С, применяют клиновые задвижки двухдисковые; шпиндель у них невыдвижной, изготовлены они из чугуна, Ру =0,6 МПа. Управляются вручную. Установка может производиться в любом положении. Прокладкой служит паронит. Запорный орган уплотняется кольцами из чугуна, расположенными на дисках и корпусе.

На транспортирующих коксовый газ трубопроводах ставят двухдисковые клиновые задвижки. Они имеют выдвижной шпиндель, изготовлены из чугуна. Помещаются в рабочую среду, имеющую давление Рр = 1,8 МПа для задвижки с диаметром 1300 мм и температуру 200°С. Задвижки с большим диаметром, 1500 мм, эксплуатируют при температуре 85°С и Рр = 0,05 МПа. Управляется она электроприводом, чья мощность равна 3 кВт. Задвижка имеет чугунные детали: корпус, крышку, диски, стойку, - и стальной шпиндель. Сальниковая набивка применяется из асбеста.

На трубопровод, по которым перекачивают нефть и масло, ставят сварные стальные клиновые задвижки. Они имеют выдвижной шпиндель. Снабжены патрубками. Устанавливаются в среде, имеющей температуру до 250°С. Ставят задвижки в любом положении. Вся задвижка сделана из углеродистой стали. Для шпинделя применяется сталь 20х13.

Специальная запорная арматура для агрессивных сред

Запорная арматура, эксплуатируемая в особых средах, подразделяется на следующие типы: на краны, вентили, задвижки. Выбор установки того или иного вида зависит от многих показателей самой среды. Учитывается герметичность, эксплуатационный срок, надежность арматуры. Распространены запорные устройства: диафрагмовые вентили, шаровые краны, шланговые клапаны.

Вентили - наиболее часто эксплуатируемая . У вентилей золотник и седло надежно сопряжены; за счет этого нет трения. Сальниковые узлы заменены на сильфонные. Вентили создают большое гидравлическое трение, и в этом их недостатки.

В жидкой среде ставят вентили муфтовые латунные запорные, рабочее давление Рр =1,6 МПа. Установка производится в любом положении. Присоединение вентиля к трубопроводу происходит с помощью резьбовой муфты. Весь корпус латунный. Сальник набит асбестом.

В парообразных средах при Рр =1 МПа и температуре до 50°С вентили имеют уплотнительное кольцо из латуни. Такое же кольцо на золотнике изготовлено из резины, можно применить и кожаное кольцо. Сальник набит асбестом.

Запорные вентили, гуммированные на Ру =0,6 МПа, имеют защитное покрытие, которое состоит из резины. Диафрагмовые вентили работают в среде с давлением от 0,6 до 1,6 МПа. В качестве материала для мембраны и защитного покрытия используется полиэтилен, резина или фторопласт.

Сильфонные запорные вентили из коррозионностойкой стали устанавливаются для работы при температуре до 350°С. Работают на вакууме до 0,5 Па. Соединение трубопровода - фланцами. Также возможно соединение патрубками или цапками. Между корпусом и крышкой находится паронитовая прокладка. Есть и соединение без прокладок. Управляется вентиль вручную. У запорных фланцевых фарфоровых вентилей весь корпус сделан из фарфора. Глазурь относится к антикоррозийным покрытиям.

Задвижки в агрессивных средах не нашли широкого применения. Не используются задвижки с выдвижным шпинделем. Нельзя применять сильфон. У задвижек с выдвижным шпинделем он делает большой ход в сальнике, который быстро изнашивается. Они так же требуют большой затраты коррозионностойкой стали для покрытия, что само по себе очень затратно.

Выбор современной запорной арматуры отвечает всем требованиям, предъявляемым к условиям производства.