2_3апорная_арм. Методические указания к лабораторной работе Составители Е. П. Лашкивский, Г. Д. Слабожанин Томск 2017
 Скачать 1.16 Mb.
|
|
ЗАПОРНАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА Методические указания к лабораторной работе Составители: Е.П. Лашкивский, Г.Д. Слабожанин Томск 2017 2 Запорная трубопроводная арматура: методические указа- ния к лабораторной работе / составители: Е.П. Лашкивский, Г.Д. Слабожанин. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2017. – 23 с. Методические указания к лабораторной работе предназначены для ба- калавров всех форм и профилей подготовки по направлению 08.03.01 «Строи- тельство», изучающих дисциплины «Водоснабжение» (Водопроводные сети), «Водоснабжение и водоотведение», «Наружные сети водоснабжения и водо- отведения». Рассмотрены и рекомендованы к изданию по решению методического семинара кафедры водоснабжения и водоотведения № 5 от 17. 03.2017. Оригинал-макет подготовлен составителями Е.П. Лашкивским и Г.Д. Слабожаниным Подписано в печать 13.12.2017 г. Формат 60х90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс. Уч.-изд. л. 1,21. Тираж 50 экз. Заказ №_______ Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ. 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15. 3 ВВЕДЕНИЕ Методические указания составлены для студентов- бакалавров всех форм обучения и профилей подготовки по на- правлению 08.03.01 «Строительство», изучающих дисциплины «Водоснабжение» (Водопроводные сети), «Водоснабжение и водоотведение», «Наружные сети водоснабжения и водоотведе- ния». Водопроводная сеть любого населённого пункта или про- мышленного предприятия обеспечивает водой потребителей. Её стоимость в некоторых случаях может достигать 80 % стоимо- сти всего комплекса водоснабжения. Для обеспечения нормаль- ной работы водопроводной сети на ней устанавливается трубо- проводная арматура, которая может быть запорной, предохрани- тельной, регулирующей или водоразборной. Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы по запорной трубопроводной арматуре. 1. ВИДЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ Трубопроводной арматурой называются устройства, пред- назначенные для отключения, распределения, регулирования и сброса потоков воды. Основными параметрами арматуры являются условные давления рабочей среды и условные диаметры проходов. Стан- дартизация условных давлений и проходов, определяющих чис- ло типоразмеров арматуры, позволяет осуществлять её серийное производство и производить замену отдельных видов арматуры. Принятые условные давления и условные проходы определяют 4 число типоразмеров серийно выпускаемой арматуры, что упро- щает её применение в системах водоснабжения. Условное давление (Р у или PN) это наибольшее избыточ- ное рабочее давление при температуре 20 °С, при котором обес- печивается длительная работа арматуры. Условным диаметром (D y или DN) называется номинальный диаметр отверстия в ар- матуре, служащего для прохода рабочей среды. Условное обозначение арматуры, принятое Центральным конструкторским бюро арматуростроения (ЦКБА), состоит из последовательных групп цифр и букв. Первая группа (две цифры) указывает условный номер ти- па арматуры (табл. 1), вторая группа (одна или две буквы) – ма- териал корпуса (табл. 2), третья группа (одна, две или три циф- ры) – конструктивные особенности изделия в пределах группы, (если цифры три, то первая указывает вид привода (табл. 3), чет- вертая группа (одна или две буквы) – материал уплотнительных поверхностей затвора (табл. 4). Таблица 1 Типы трубопроводной арматуры Тип арматуры Условное обозначение Кран пробоспускной 10 Кран для трубопроводов 11 Запорное устройство указателя уровня 12 Клапан (вентиль) запорный 13, 14, 15 Клапан отсечной 22, 24 Клапан обратный 16 Клапан предохранительный 17 Продолжение табл. 1 5 Тип арматуры Условное обозначение Затвор обратный 19 Клапан перепускной 20 Регулятор давления 18, 21 Клапан распределительный 23 Клапан регулирующий 25, 26 Клапан смесительный 27 Задвижка 30, 31 Затвор поворотный дисковый 32 Задвижка шланговая 33 Конденсатоотводчик 45 Примечание. Термин «вентиль», имеющий широкое рас- пространение в настоящее время, должен быть исключён из употребления в соответствии с требованиями нормативной до- кументации. Таблица 2 Материал корпуса трубопроводной арматуры Материал корпуса Условное обо- значение Углеродистая сталь с Легированная сталь лс Коррозионностойкая (нержавеющая) сталь нж Серый чугун ч Продолжение табл. 2 6 Материал корпуса Условное обозначение Ковкий чугун кч Высокопрочный чугун вч Латунь, бронза Б Алюминий а Монель-металл мн Пластмассы (кроме винипласта) п Винипласт вп Таблица 3 Привод трубопроводной арматуры Привод Условное обо- значение Под дистанционное управление 0 Механический с червячной передачей 3 Механический с цилиндрической зубчатой передачей 4 Механический с конической передачей 5 Пневматический 6 Гидравлический 7 Пневмогидравлический 6 (7) Электромагнитный 8 Электрический 9 Таблица 4 Материал уплотнительных поверхностей трубопроводной 7 арматуры Материал уплотнительных поверхностей Условное обо- значение Латунь, бронза бр Монель-металл мн Коррозионностойкая (нержавеющая) сталь нж Нитрированная сталь нт Баббит бт Стеллит ст Кожа к Эбонит э Резина р Пластмассы (кроме винипласта) п Винипласт вп Фторопласт фт Примеры обозначения арматуры по классификации ЦКБА: 15Б3к – клапан запорный (вентиль) муфтовый с корпусом из бронзы и кожаным уплотнением (15 – вид изделия (клапан запорный), Б – материал корпуса (бронза или латунь), 3 – поряд- ковый номер модели, к – уплотнитель затвора из кожи); 32ч906бр – затвор поворотный дисковый чугунный фланцевый с электрическим приводом и уплотнением из бронзы (32 – вид из- делия (затвор), ч – материал корпуса (чугун серый), 9 – тип при- вода (электрический), 6 – порядковый номер модели, бр – уп- лотнитель затвора (бронза или латунь)). В условные обозначения арматуры с электроприводом во 8 взрывобезопасном исполнении в конце добавляется буква Б (на- пример, 32ч906брБ), арматура в тропическом исполнении – буква Т. Цвет окраски арматуры несет информацию о материалах, из которых выполнено изделие и уплотнительные поверхности. Для указания материал изделия окрашивают его корпус (напри- мер, изделие из серого чугуна окрашивают в черный цвет, из не- ржавеющей стали – в голубой и т.п.). Окраска выступающих частей арматуры (маховика, рычага и т.п.) соответствует мате- риалу уплотнительных поверхностей (например, окраска махо- вика запорного клапана (вентиля) красным цветом свидетельст- вует о выполнении уплотнительного кольца из бронзы, окраска в коричневый – из кожи, и т.д.). Необходимо отметить, что не вся трубопроводная арматура окрашивается. Все виды трубопроводной арматуры имеют маркировку на корпусе, которая содержит следующие сведения: фирменный знак изготовителя, величину условного или рабочего давления, диаметр условного прохода и стрелку, указывающую направле- ние движения среды, если данный вид арматуры не рассчитан на движение среды в любом направлении. 9 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Запорная трубопроводная арматура Целью лабораторной работы является изучение конст- рукций, принципов работы и области применения запорной трубопроводной арматуры. Запорная арматура предназначена для перекрытия потока жидкости и отключения отдельных участков трубопровода для осмотра и ремонта. К запорной арматуре относятся задвижки, поворотные дисковые затворы, запорные клапаны (вентили), пробковыеи шаровые краны, шиберные задвижки и шиберы. Задвижки. Задвижки изготовляют параллельные и клино- вые. В параллельных задвижках (рис. 1, а) проход корпуса пере- крывается двумя подвижно соединенными между собой диска- ми, которые раздвигаются одним или двумя расположенными между ними клиньями или другими элементами. Уплотняющие кольца корпуса и дисков расположены параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока рабочей жидкости. В клиновых за- движках (рис. 1, 6) проход корпуса перекрывается одним круг- лым клинообразным диском (клинкетом), который помещается в гнезде между наклонными уплотняющими кольцами корпуса, также, как и в параллельных задвижках перпендикулярно оси движения рабочей жидкости. Задвижки обоих типов изготавливаются с выдвижным (рис. 1, а) или невыдвижным (рис. 1, 6) шпинделем. В задвижках первого типа шпиндель, имеющий резьбу в верхней части, совершает поступательное движение вверх или вниз в зависимости от направления вращения маховика. Такое движение шпинделю придает втулка–гайка, жестко связанная с маховиком. Соответственно поступательному движению шпин- деля перемещается запорный орган задвижки. 10 Рис. 1. Задвижки: а – параллельная с выдвижным шпинделем; б - клиновая с невы- движным шпинделем; 1 – маховик; 2 – втулка–гайка; 3 – шпиндель; 4– сальник; 5 – крышка; 6 – корпус; 7 – опорный клин; 8– диск; 9 – уплотнительное кольцо; 10 – клинкет; 11 – указательный механизм В прил. 1 приведен эскизный рисунок параллельной за- движки с выдвижным шпинделем для развития умений графиче- ского изображения схем задвижек. В задвижках второго типа шпиндель, имеющий резьбу в нижней части, совершает только вращательное движение, пере- даваемое от жестко насажанного на его верхнюю часть махови- ка. При открывании или закрывании задвижки шпиндель оста- ется на месте, а запорный орган перемещается за счет втулки– гайки по резьбе шпинделя. 11 При открывании задвижки ее запорный орган перемещает- ся в сторону крышки. Задвижки с выдвижным шпинделем уста- навливаются на трубопроводах в любом рабочем положении. В этих задвижках шпиндель выворачивается наружу примерно на величину диаметра задвижки, поэтому по длине шпинделя над маховиком можно судить о степени открытия задвижки. Для оп- ределения степени открытия задвижки с невыдвижным шпинде- лем предусматривается специальный указательный механизм. Такие задвижки устанавливаются в любом рабочем положении. В прил. 2 приведен эскизный рисунок клиновой задвижки с невыдвижным шпинделем для формирования умения графиче- ского изображения клиновой задвижки. Закрывание задвижек, как правило, происходит при вра- щении маховика по часовой стрелке. Маховики малых задвижек и при малых давлениях в трубопроводе вращают вручную. Для облегчения процессов управления задвижками больших диамет- ров или работающих под большим давлением применяются ре- дукторы (с червячной или конической передачей) или приводы (гидравлический, электрический и пр.). Задвижки с электроприводом (рис. 2, а) изготавливают в большинстве случаев по конструктивным особенностям и при- соединительным размерам аналогичными задвижкам с ручным приводом. Электрифицированные задвижки выпускаются па- раллельными с выдвижным или невыдвижным шпинделями. Наличие электропривода позволяет обеспечивать дистанцион- ное управление задвижкой. Задвижки с гидравлическим приводом (рис. 2, б) исполь- зуются при невозможности применения электрифицированных задвижек (взрывоопасная среда, повышенная влажность и др.). По конструкции запорной части задвижки являются параллель- ными с выдвижным шпинделем. Управление гидравлической задвижкой производится во- дой из напорного трубопровода с помощью распределительного четырехходового крана. Этот кран соединен трубками с верхней 12 и нижней полостями цилиндра, с напорным трубопроводом и атмосферой. При открывании задвижки вода под напором пода- ется в нижнюю часть цилиндра под поршень (поз. 1), а при за- крывании – в надпоршневую верхнюю часть цилиндра (поз. 2). Излив жидкости из пассивной полости цилиндра осуществляется в атмосферу. Рис. 2. Задвижки: а– с электроприводом; б– с гидроприводом; 1– шпиндель (шток); 2 – уплотнение; 3 – четырехходовой кран; 4 – корпус; 5 – запорный орган; 6 – крышка; 7 – поршень; 8 – цилиндр У крупных задвижек, а также у малых задвижек, работаю- щих при больших давлениях в системе, для уравнивания давле- ния по обе стороны запорного органа применяется обводной 13 трубопровод меньшего диаметра (байпас), снабженный задвиж- кой (рис. 3). Операции по закрыванию и открыванию основной задвижки осуществляется при открытой задвижке на обводной линии. Эти операции осуществляются быстрее и с меньшими усилиями. После выполнения необходимой операции закрыва- ется задвижка на обводной линии. Рис. 3. Задвижка с обводной линией (байпасом): 1– большая задвижка; 2 –малая задвижка; 3 – обводная линия (байпас) Задвижки, как правило, устанавливаются в помещениях, доступных для управления, осмотра и ремонта (в насосных станциях, камерах, колодцах и т.д.). Задвижки для систем хозяйственно-питьевого водоснаб- 14 жения, чаще всего, изготавливаются из стали или чугуна. Для присоединения к трубопроводам используются муфтовые (для малых диаметров), фланцевые или сварные соединения. Поворотные дисковые затворы. Поворотные дисковые затворы изготавливаются из чугуна, коррозийно-стойкой стали или титана с диаметрами от 50 до 3000 мм. Управление осуще- ствляется ручным, пневматическим или электрическим приво- дом. Поворот диска дискового поворотного затвора (рис. 4) производится при вращении вала электродвигателя или ручного штурвала. Рис. 4. Затвор дисковый поворотный в закрытом (а) и открытом (б) по- ложениях: 1– ручной штурвал; 2 – электродвигатель; 3 – вал; 4 – сальниковое уплотнение; 5 – корпус; 6 – ось; 7 – поворотный диск Герметичность затвора обеспечивается прижатием резино- 15 вого уплотнительного кольца, заложенного в канавку по окруж- ности диска, к седлу корпуса затвора. Для обеспечения надеж- ной герметичности движение воды в затворе должно быть в од- ном направлении. Рабочие положения затвора может быть "полностью от- крыт" (в это время плоскость диска параллельна потоку жидко- сти) или "полностью закрыт". Применять затворы в качестве ре- гулирующих устройств не рекомендуется. Выключение элек- тропривода при достижении диском крайних положений осуще- ствляется концевыми выключателями. Установочное положение затворов с электроприводом оп- ределяется конструкцией электропривода, с ручным управлени- ем – любое, с гидроприводом – кроме положения "гидроцилин- дром вниз". В сравнении с задвижками поворотные дисковые затворы имеют меньшие габариты (строительную длину), в 1,5–3 раза легче, обеспечивают полное удаление воды из корпуса при опо- рожнении трубопровода. Но для затворов характерно несколько большее гидравлическое сопротивление и усложнение процесса прочистки трубопровода. Клапаны запорные (вентили). Клапаны запорные– за- порные устройства, в которых запорный орган перемещается по- ступательно в направлении перемещения потока транспортируе- мой жидкости. При правильной установке запорных клапанов (по- ток среды поступает под клапан) исключаются гидравлические удары. Гидравлическое сопротивление запорных клапанов больше, чем у задвижек. Запорные клапаны нельзя применять для жидко- стей с переменным направлением её движения. Корпус запорного клапана может быть изготовлен из ков- кого или серого чугуна, латуни, бронзы или стали с диаметрами условного прохода от 15 до 200 мм. Для уплотнения клапана за- твора (золотника) используется прокладка из кожи, резины, ла- туни и других материалов. Запорные клапаны подразделяются на фланцевые (рис. 5, 16 а), муфтовые (рис. 5, б) и приварные. Рис. 5. Запорные клапаны (вентили): а – фланцевый; б– муфтовый; 1 – маховик; 2 – шпиндель; 3 – сальниковое уплотнение; 4 – крышка; 5 – прокладка; 6 – клапан затвора (золотник); 7 – уплотнение клапана; 8 – уплотнитедьное кольцо (седло); 9 – корпус Запорные клапаны могут быть нормальными (рис. 5), уг- ловыми (рис. 6, а) или типа «косва» (рис. 6, б). Угловой запор- ный клапан используют при необходимости перекрывания пото- ка жидкости и одновременном повороте трубопровода на 90 0 Запорный клапан типа «косва» обладает меньшим гидравличе- ским сопротивлением, чем другие вентили. Клапан затвора (золотника) запорного клапана при закры- вании уплотнительным материалом прижимается к уплотни- тельному кольцу (седлу) (рис. 5, а) или к обработанной поверх- ности (рис. 5, б и др.). Чаще всего вентили с седлом применяют- ся для пара. Для управления запорными клапанами (вентилями) ис- 17 пользуют ручной, электрический или электромагнитный приво- ды. Рис. 6. Запорные клапаны (вентили): а – угловой; б– типа «косва»; 1 – маховик; 2 – втулка; 3 – шпиндель; 4 – сальниковое уплотнение; 5 – крышка; 6 – прокладка; 7 – клапан затвора (золотник); 8 – уплотнение кла- пана; 9 – корпус Шаровые краны. Шаровые краны (рис. 7) получили ши- рокое распространение в последние годы для регулирования и перекрытия потоков жидкости. Использование новых материа- лов, таких как фторопласт, синтетических каучуков для изготов- ления уплотнительных поверхностей позволяет обеспечить плотность закрытия и существенно снизить усилия, необходи- мые для управления краном. Запорным элементом (затвором) шаровых кранов служит пробка сферической формы – шар, по оси которой выполнено сквозное круглое отверстие для прохода жидкости. Для полного закрытия или открытия прохода доста- 18 точно повернуть шар на 90 °. Диаметр отверстия чаще всего со- ответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливается кран. Шаровые краны имеют следующий ряд достоинств: про- стота конструкции; высокая и надёжная герметичность; простая форма проточной части и отсутствие в ней застойных зон; удоб- ное управление; малое время, затрачиваемое на поворот. Рис. 7. Краны шаровые: а – муфтовый; б – фланцевый; 1 – корпус; 2 – уплотнение; 3 – втулка; 4 – ручка; 5 – шток; 6 – запорный орган (шар); 7 - уп- лотнительные кольца; 8 – фланец; 9 – сварной шов; 10 – допол- нительный патрубок; 11 – шпилька 19 3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Рассмотреть виды и основные параметры трубопроводной арматуры, познакомиться с обозначением трубопроводной ар- матуры по классификации ЦКБА. Изучить конструкции элементов запорной трубопроводной арматуры по рисункам, приведенным в настоящих методических указаниях, и по наглядным изделиям арматуры, представленной на лабораторном стенде. Усвоить названия составных элементов арматуры, условия и порядок работы арматуры. По рисункам, приведённым в прил. 1–4, научиться графи- чески изображать представленную арматуру. 4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА Отчёт должен содержать титульный лист, цель работы, ри- сунки трубопроводной арматуры с обозначением позиций, крат- кое описание работы арматуры. 5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 5.1. Назначение трубопроводной запорной арматуры. 5.2. Что такое D у или DN? 5.3. Что такое Р у или РN? 5.4. Для чего выполняется окраска запорной арматуры? 5.5. Чем отличается по выполнению функций запорный клапан от задвижки? 20 5.6. Указать достоинства и недостатки дискового поворот- ного затвора. 5.7. В каких случаях используется задвижка с байпасом? 5.8. Указать способы присоединения клапана запорного к трубопроводам. 5.9. Как определить степень открытия задвижки с невы- движным шпинделем? 5.10. Какую функцию выполняет опорный клин в па- раллельной задвижке? ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ 24856-2014 Арматура трубопроводная. Термины и опреде- ления. – М.: Стандартинформ, 2015. – 78 с. 2. Гуревич Д. Ф. Трубопроводная арматура: Справочное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд- ние, 1981. — 368 с. 3. Промышленная трубопроводная арматура Часть 1. Задвижки. ИМ- 14-16-2008, М.: 2008. – .315 с. 21 Приложение 1 Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем 22 Приложение 2 Задвижка клиновая с невыдвижным шпинделем 23 Приложение 3 Дисковый поворотный затвор Приложение 4 Клапан запорный |