варя. Ведёрников 2. Основные сведения из гидравлики

• Название: Основные сведения из гидравлики
• Дата: 07.02.2023
• Размер: 4.59 Mb.
• Имя файла: Ведёрников 2.doc
• Тип: Глава; #924312
• страница: 5 из 21

§ 16. Принцип действия и устройство трубопроводной арматуры

К трубопроводной арматуре относятся различные устройства, устанавливаемые на трубопроводах, которые обеспечивают управ­ление потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения.

Трубопроводную арматуру можно разделить на следующие группы: а) запорная — для перекрытия потока рабочей среды; б) регулирующая — для регулирования параметров рабочей среды с помощью изменения ее расхода; в) предохранительная — для автоматической защиты оборудования от аварийных изменений па­раметров; г) обратная — для автоматического предотвращения об­ратного потока рабочей среды. Потоком среды управляют с по­мощью запирающего или регулирующего устройства, помещенного в корпус.

Каждый вид арматуры имеет свою область применения, кото­рая определяется условным давлением, условным диаметром про­хода, температурой и свойствами перемещаемой среды. Услов­ным диаметром прохода называют номинальный внутренний диа­метр трубопровода, к которому присоединяют арматуру, услов­ным давлением — рабочее давление, соответствующее темпера­туре рабочей среды 20°С.

В зависимости от значения условного диаметра арматура бы­вает малых проходов — до 40 мм, средних — 50—250 м, больших — более 250 мм. Арматуру изготовляют для разных давлений (МПа): малых — до 1,6; средних — от 2,5 до 10; высоких — от 16 до 80; сверхвысоких — от 100 и выше.

По температурному режиму арматуру выполняют: из углеро­дистых сталей — для температуры до 450°С, серого чугуна — до 225°С, ковкого чугуна — до 300°С; из легированных сталей — для высоких температур 425—600°С; из жаропрочных сталей — для температур выше 600°С.

На трубопроводах, по которым транспортируют агрессивные вещества, применяют арматуру из нержавеющих сталей, чугуна и сталей с защитным покрытием внутренних поверхностей, из пластических и полимерных материалов (полиэтилен, винипласт, графитопласт и др.), из керамики (фарфор, диабаз, стекло).

Для токсичных и взрывоопасных сред используют специаль­ную арматуру, обеспечивающую повышенную герметичность за­порных и сальниковых устройств.

По способу управления арматура бывает ручная и приводная, которая приводится в действие с помощью механического, элек­трического, пневматического, гидравлического привода. Ручное управление применяют в тех случаях, когда арматуру приходится редко переключать, а также тогда, когда ее используют в каче­стве запасной. Для установки на труднодоступных местах исполь­зуют приводную арматуру с дистанционным управлением. На пожароопасных и взрывоопасных производствах для быстрого устранения аварийной ситуации устанавливают электроприводную арматуру.

Запорная и регулирующая арматура. Краны — трубопровод­ная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения (или части его), поворачивающегося вокруг собственной оси. Собственная ось вращения иногда рас­положена произвольно к направлению потока среды. По виду за­порного органа краны могут быть цилиндрические, конусные, шаровые, по способу герметизации — сальниковые, самоуплотняю­щиеся и натяжные, по способу присоединения к трубопроводу — муфтовые, фланцевые и с патрубками под приварку. Краны обыч­но устанавливают на трубопроводах малого диаметра, рассчитан­ных на давление до 16 МПа и температуру до 100°С. Положение запорного органа можно определить по риске на штоке крана, которая указывает, как расположено проходное окно запорного органа. Краны имеют малые габаритные размеры, низкое гидрав­лическое сопротивление и простое управление — поворот запорного органа на 90°, выполняемый вручную или с помощью привода.

Кран с подъемным запорным органом (рис. 8) обладает луч­шими эксплуатационными качествами, так как его запорный ор­ган при повороте не соприкасается с корпусом и не истирается. Перед поворотом запорный орган поднимают вращением махо­вика, затем поворачивают в необходимое положение и снова опус­кают вниз до посадки в корпус.

На трубопроводах, которые транспортируют вязкие вещества, применяют краны с паровым обогревом.

Клапаны — трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно, параллельно оси потока рабочей среды. Клапаны общетехниче­ского назначения изготовляют из чугуна и стали с ручным и электрическим приводами. Эти клапаны имеют сальниковое уплот-



нение шпинделя. Тарелка запорного органа (золотник) соеди­няется со шпинделем шарнирно.



На трубопроводах, предназначенных для токсичной, пожаро и взрывоопасной или радиоактивной сред, пропуск которых через сальник недопустим, применяют бессальниковую арматуру. Наи­более надежным в этом случае будут сильфонные клапаны из специ­альных сталей (рис.9). Сильфонные сборки 3 из коррозионно-стойкой стали укреплены между корпусом 1 и крышкой 2. Управление клапаном ручное: при вращении штурвала 4 перемещается шпин­дель 5, поднимая или опуская запорный ор­ган 6.

Мембранный кла­пан—сравнительно но­вая разновидность ар­матуры. Его можно применять только при низких давлениях (до 1,0 МПа), что связано с малой прочностью запорного элемента — диафрагмы, изготов­ленной из упругого ма­териала (например, ре­зина). Допускаемая температура должна не превышать 150° С. Диафрагмовые клапа­ны приспособлены для работы на агрессивных средах, потому что не имеют сальника, а подвижные металлические элементы отделе­ны от рабочей среды мембраной.

Задвижки — трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно, перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки отли­чаются простой конструкцией, имеют незначительное гидравличе­ское сопротивление и допускают движение среды в обоих направ­лениях (рис. 10).

Управляют задвижками вручную с помощью штурвала или маховика, а также с помощью электропривода и пневмопривода.

Дисковые затворы — трубопроводная арматура, в кото­рой запорный или регулирующий орган выполнен в виде диска. Дисковые затворы применяют в трубопроводах для транспортиро­вания воды, нефти, масла и нефтепродуктов с температурой до 80°С. Для обслуживания используют червячные передачи с руч­ным управлением, электрическим и гидравлическим приводами.



На рис. 11 показано устройство дискового затвора. В корпусе 1, соединяемым с трубопроводом фланцами 5, установлена диско­вая заслонка 4, которая поворачивается на осях 3 электродвига­телем 2.

Дисковые затворы для агрессивных сред изготовляют из кор­розионно-стойкой стали или титана.

Регулирующие клапаны предназначены для регули­рования параметров рабочей среды путем изменения ее расхода, управляются от внешнего источника энергии. При пневматической системе связи регулирующими клапанами управляют с помощью мембранного привода, при электрической — с помощью электриче­ского привода. Регулирующие клапаны могут быть нормально открытыми (НО) и нормально закрытыми (НЗ), одно- и двухсе-дельные. Наиболее распространены двухседельные регулирующие клапаны.



Регулирующие угловые клапаны с ручным управлением изго­товляют из коррозионно-стойкой стали на рабочее давление 10 МПа для насосных установок крепкой азотной кислоты, нитрозных газов и кислорода.

Предохранительная й обратная арматура. К предохранительной ар­матуре относятся предохранитель­ные и перепускные клапаны, мем-бранно-разрывные устройства.

Предохранительные кла­паны служат для автоматическо­го выпуска части газа, пара или жидкости из трубопроводов, аппа­ратов или машин [при повышении давления сверх нормы. Предохра­нительные клапаны могут быть ры­чажными (грузовыми) и пружин- * ными. Пружинные клапаны на­страивают на определенное давле­ние изменением натяжения пружи­ны, рычажные — перемещением гру­за по рычагу.

Предохранительные клапаны в зависимости от подъема тарелки клапана над седлом разделяют на мало-, средне- и полноподъемные. Полноподъемные клапаны выпу­скают только пружинными. На компрессорных установках, сжи­мающих токсичные, пожаро- и взрывоопасные газы, применяют пружинные предохранительные клапаны закрытого типа, исклю­чающие утечку газа в атмосферу.

Для пружинных предохранительных клапанов принято услов­ное обозначение ППК, рядом с которым через черточки записы­вают условный диаметр и условное давление. К каждому клапану поставляют набор пружин, рассчитанных на определенное давле­ние, которое должно быть не выше условного.

Предохранительный клапан (рис. 12) состоит из корпуса 6 с седлом ,5, к которому пружиной 3 прижимается золотник 4 через шпиндель 2. С помощью рычажного приспособления 1 можно про­дуть клапан, открывая его вручную. Запорный орган герметизи­руют уплотнительными кольцами на седле и золотнике, изготов­ленными из нержавеющей стали.

Предохранительные мембраны в зависимости от ха­рактера разрушения могут быть разрывные, ломающиеся, отрыв­ные, срезные и др. Предохранительные мембраны представляют собой тонкий диск, зажатый между фланцами. При повышении давления сверх расчетного мембрана разрывается, выпуская из­быток среды. Разрывные мембраны иногда устанавливают парал­лельно предохранительному клапану с таким расчетом, чтобы



мембрана срабатывала после клапана, если давление про­должает расти, или последова­тельно для защиты клапана от неблагоприятного воздейст­вия среды. Недостатком мем­бран является то, что их после разрыва необходимо менять.

Обратный затвор предотвращает обратный по­ток рабочей среды в трубо­проводе. По конструкции об­ратные затворы делятся на подъемные и поворотные (за-хлопки). Обратный затвор срабатывает автоматически под действием среды

На рис. 13 приведена конструкция поворотного обратного затвора. Потоком жидкости или газа клапан 2, подвешенный на оси рычага 3 и закрепленный в корпусе 1, отжимается от уплот­нения и пропускает рабочую среду в направлении, указанном стрелкой. При изменении направления потока клапан прижимается к уплотнению и закрывает проход.

Обратную арматуру, соединенную с быстродействующим при­водом, называют отсечной.

Приводы арматуры. Предназначены для управления работой арматуры путем перемещения запирающих органов. По виду используемой энергии приводы арматуры (исполнительные меха­низмы) подразделяют на ручные (с маховиком, конической зуб­чатой, цилиндрической зубчатой и червячной передачами), элек­трические (электромоторные и электромагнитные), пневматиче­ские и гидравлические (поршневые, мембранные и сильфонные), электрогидравлические. По месту расположения привода относи­тельно арматуры приводы бывают местные встроенные, местные агрегатные и дистанционные.

Местный встроенный привод имеет общие с арматурой детали (крышка, шток, сальник). Местный агрегатный привод — отдель­ный агрегат, монтируемый на крышке или кронштейне крышки и присоединенный к шпинделю или штоку арматуры с помощью присоединительной муфты, втулки или гильзы. Дистанционный привод располагают отдельно, часто на значительном расстоянии от арматуры. Передача движения от привода к арматуре осу­ществляется специальной трансмиссией.

Наиболее часто применяют мембранные и пневматические при­воды, используемые в регулирующей арматуре, и электроприводы, расположенные в запорной арматуре.

Конструктивно запирающие органы могут быть выполнены так, что при подаче сжатого воздуха на пневмопривод клапан будет закрываться или, наоборот, открываться. В первом случае исполнение клапана ВЗ (воздух закрывает), во втором — ВО (воз­дух открывает). Выбор исполнения регулирующего клапана (ВЗ или ВО) зависит от условий эксплуатации, в которых находится клапан.

Электроприводы широко используют для запорной и регули­рующей арматуры. Арматуру с электроприводом снабжают до­полнительно ручным управлением.
§ 17. Ремонт и испытание трубопроводов и арматуры

Ремонт трубопроводов. В процессе эксплуатации трубопроводы изнашиваются от механического, теплового и коррозийного воз­действия. При ремонте проводят следующие основные работы:

замену изношенных деталей и сборочных единиц или восста­новление их до соответствующих норм, допусков и размеров, выверку трубопроводов, а при необходимости подгонку опор и подвесок, ремонт изоляции трубопроводов, испытание на проч­ность и плотность, окраску трубопроводов.

Большую часть работ по ремонту трубопроводов выполняют специализированные организации, имеющие соответствующее обо­рудование и приспособления, а также квалифицированные работ­ники.

Задачей обслуживающего персонала служит ежесменный осмотр трубопроводов и арматуры, а также обеспечение ее герметично­сти. Большое значение имеет своевременная, правильная и безо­пасная замена прокладок. К этой работе допускаются рабочие, прошедшие соответствующий инструктаж. Рабочие должны быть снабжены спецодеждой, рукавицами, предохранительными очка­ми, если необходимо, то и противогазами. Инструменты должны соответствовать категории помещения.

Перед ремонтом следует убедиться, что давление снято и тру­бопровод освобожден от рабочей среды. Особенно тщательно проверяют трубопроводы пара, агрессивных сред и взрывоопасных газов.

Ремонт арматуры. Технической документацией предусмотрены следующие виды ремонта: текущий, средний и капитальный. Средние и капитальные ремонты выполняются ремонтно-механи-ческими заводами предприятий или специализированными ремонт­ными организациями.

Текущий ремонт арматуры проводят без снятия ее с трубо­провода силами ремонтного и обслуживающего персонала уста­новки. В перечень текущего ремонта входят: очистка арматуры, поднабивка сальника или замена сальниковой набивки, подтяжка

гаек, проверка подвижности шпинделя и устранение других не­исправностей, которые не требуют разборки арматуры.

При появлении утечки через сальник сальниковые болты рав­номерно подтягивают, предварительно освободив трубопровод от рабочей среды. В некоторой арматуре работу по уплотнению саль­ника можно выполнять, не освобождая трубопровод, при выдви­нутом до отказа шпинделе.

Следует отметить, что в химической промышленности по ре­монтным правилам предусматривают следующие виды ремонта арматуры: текущий и капитальный, а также два дополнительных — текущий увеличенного объема и капитальный уменьшенного объе­ма. В соответствии с этим устанавливают перечень ремонтных ра­бот.

Гидравлические и пневматические испытания. Все трубопро­воды компрессорных и насосных установок перед каждой сдачей в эксплуатацию после монтажа или ремонта подвергают техни­ческому освидетельствованию, которое включает наружный осмотр и испытание на прочность и плотность.

Первичное освидетельствование трубопроводов проводят до по­крытия их теплоизолирующими и антикоррозионными материала­ми. Сначала контролируют техническое состояние сварных и флан­цевых соединений. Проверяют соблюдение значения и направления уклонов, значения прогиба трубопроводов, правильность располо­жения подвижных опор, надежность укрепления труб в мертвых точках, доступность арматуры для ее эксплуатации, техническое состояние арматуры и т. д.

Трубопроводы проверяют на прочность и плотность гидравли­ческим или пневматическим методом. Испытания на прочность и плотность необходимо проводить одновременно.

Перед испытанием всю технологическую аппаратуру отклю­чают, концы трубопровода, а также все врезки для контрольно-измерительных приборов закрывают заглушками. В наиболее низ­кие точки трубопровода вваривают штуцера с арматурой для спуска воды, в наиболее высокие — воздушники для выпуска воз­духа. В начальных и конечных точках трубопровода и на трубо­проводах от компрессора и насоса устанавливают манометры. Испытания проводят при открытом положении всех видов арма­туры, расположенной на трубопроводе.

При гидравлическом испытании трубопровод заполняют водой, температура которой должна быть не ниже 5°С. Чтобы вытеснить из трубопровода весь воздух через воздушники, воду подводят в низшую точку трубопровода. После заполнения трубопровода водой к нему присоединяют насос, специально предназначенный для проведения гидравлических испытаний. На нагнетательной трубе, идущей от насоса к трубопроводу, монтируют манометр и необходимую запорную арматуру.

Испытательное давление на прочность устанавливают следую­щее: не менее 0,2 МПа для стальных трубопроводов при рабочем давлении до 0,5 МПа, а также для трубопроводов, работающих при температуре стенки более 400°С, независимо от рабочего давления; не менее 0,7 МПа для стальных трубопроводов при рабочем давлении выше 0,5 МПа.

Испытательное давление трубопровода низкого давления вы­держивают в течение 5 мин (испытание на прочность), после чего давление снижают до рабочего, при котором проводят тщатель­ный наружный осмотр и обстукивание испытуемого трубопровода (испытание на плотность).

Результаты гидравлического испытания на прочность и плот­ность признают удовлетворительными, если во время испытания не произошло падения давления по манометру, а в сварных швах труб, корпусах арматуры, во фланцевых соединениях и во всех врезках не обнаружено течи и запотевания.

После окончания гидравлического испытания промывают и продувают трубопровод. Промывку проводят водой, а продувку — сжатым воздухом или инертным газом, а паропроводы — паром. Для полного удаления загрязнений необходимо создать в промы­ваемом трубопроводе скорость воды не менее 1 м/с, промывку ве­дут до тех пор, пока из выходного патрубка не начнет выходить чистая вода. По окончании промывки трубопровод освобождают и приступают к продувке, которая должна продолжаться не ме­нее 10 мин.

Пневматическое испытание проводят воздухом или инертным газом при таком же испытательном давлении, как и для гидрав­лического метода. Чугунные трубы не испытывают на прочность. Необходимо знать, что пневматическое испытание не проводят в действующих цехах.

Трубопровод, сдаваемый в эксплуатацию, должен иметь соот­ветствующую документацию (схемы, акты испытаний и др.).