Учебное пособие. Учебное пособие введение
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
3. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ Трубопроводной арматурой называются устройства, монтируемые на трубопроводах, емкостях, котлах, агрегатах и других установках, предназначенные для отключения, распределения, регулирования, смешения или сброса потоков сред. Конструкторами создано огромное количество различных видов трубопроводной арматуры. Это количество так велико, что трудно провести даже её обычную классификацию. В основу такой классификации можно положить различные признаки: область применения, принцип действия, характер выполняемых функций, способ соединения с трубой и другие. Здесь мы не будем рассматривать все эти признаки - они подробно описаны в [3]. Наиболее важно, на наш взгляд, знать, что же должна делать та или иная арматура, поэтому рассмотрим лишь классификацию арматуры по функциональному признаку и по способу перекрытия потока. Итак, по характеру выполняемых функций арматуру подразделяют на следующие основные классы. Запорная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока среды в трубопроводе. По количеству применяемых единиц она составляет около 80 % всей арматуры. К запорной относят также пробно-спускную, или контрольно-спускную арматуру, предназначенную для проверки уровня жидкой среды в емкостях, отбора проб, выпуска воздуха из аппаратов, дренажа. Характерным для этой арматуры является малое значение условного диаметра прохода (Dj,). Пробно-спускная арматура выпускается в больших количествах. Регулирующая арматура, предназначенная для регулирования расхода рабочей среды с целью поддерживать в заданном диапазоне параметры технологического процесса (температуру, давление, состав материалов, участвующих в процессе). Регулирующую арматуру составляют регулирующие вентили и клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня. К регулирующей относится и дросселирующая арматура, предназначенная для работы при больших перепадах давления. Распределительно-смесительная арматура, используемая для распределения потока среды по определенным направлениям. К ней относятся распределительные клапаны (распределители) и распределительные краны. Распределительно-смесительная арматура используется и для смешения различных сред, например холодной и горячей воды. Предохранительная арматура, служащая для предохранения обслуживаемого объекта от чрезмерного повышения давления путем выпуска избыточного количества рабочей среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны, импульсные предохранительные устройства, мембранные разрывные устройства, перепускные клапаны. Защитная арматура, предназначенная для защиты оборудования от аварийных изменений параметров рабочей среды. В отличие от предохранительной защитная арматура при возникновении аварийных условий закрывается и отключает обслуживаемый участок, чем предохраняет его от недопустимых воздействий. К защитной арматуре относятся защитные (отсечные) клапаны, обратные клапаны, отключающие клапаны. В качестве защитной арматуры часто применяют различные быстродействующие типы запорной арматуры (клапаны, задвижки, заслонки, краны). Фазоразделительная и массоразделительная арматура, предназначенная для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. К ней относятся конденсатоотводчи- ки, воздухоотводчики и маслоотделители. По способу перекрытия потока среды арматура подразделяется на следующие основные типы. Задвижка - это запорная арматура, у которой затвор имеет форму диска, пластины или клина, перемещается возвратнопоступательно вдоль своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды. Задвижки предназначены для полного перекрытия потока рабочей среды и являются одним из наиболее распространенных типов запорной трубопроводной арматуры, устанавливаемой на технологических и магистральных трубопроводах. Запирающий элемент в задвижках перемещается возвратно-поступательно, перпендикулярно направлению потока рабочей среды и имеет два крайних рабочих по - ложения - «открыто» и «закрыто». Принцип работы задвижки показан на рис. 3.1, а. Клапан2 - арматура, у которой затвор имеет форму тарелки или конуса и перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока среды в седле корпуса арматуры. Клапан, в котором затвор перемещается вручную с помощью винтовой пары (шпиндель и неподвижная ходовая гайка), называется вентилем. Принцип работы клапана показан на рис. 3.1, б, а устройство вентиля иллюстрирует рис. 3.2. В зависимости от назначения клапаны подразделяются на: запорные - предназначены для полного перекрывания потока; регулирующие (вентили) - предназначены для пропорционального (аналогового) регулирования расхода; предохранительные - предназначены для автоматического сброса среды при повышении давления сверх установленного; перепускные - предназначены для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвления трубопровода; отсечные - предназначены для быстрого перекрытия потока; дыхательные - предназначены как для выпуска накопившихся в резервуарах паров, так и для впуска в них воздуха при «большом» и «малом» дыхании3. обратные - предназначены для предотвращения обратного потока среды. Среди всего этого многообразия нас в первую очередь интересуют вентили, так как наряду с задвижками они широко применяются на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии для управления расходами потоков. Кран - затвор, имеющий форму тела вращения (или части его), поворачивается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно к оси потока среды. Принцип работы крана показан на рис. 3.1, в.  Р и с. 3.1. Принцип действия запорной арматуры: а - задвижка; б - клапан; в - крана; г - заслонка Заслонка (затвор поворотный дисковый)4 - затвор, имеющий форму диска, который поворачивается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или параллельно ей. Принцип работы заслонки показан на рис. 3.1, г. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ  В различные конструкции арматуры входят детали и узлы, имеющие общее назначение и одинаковое название. Рассмотрим их на примере вентиля нормального (см. рис. 3.2). Р и с. 3.2. Основные детали и части вентиля: 1 - корпус; 2 - затвор (золотник); 3 - крышка; 4 - сальниковая набивка; 5 - шпиндель; 6 - ходовая гайка; 7 - маховик; 8 - фланец сальника; 9 - нажимная втулка; 10 - седло корпуса; 11 - парубок под приварку к трубопроводу (присоединительный патрубок) Корпус — деталь, заменяющая отрезок трубы длиной, равной расстоянию между торцами присоединительных фланцев или патрубков под приварку к трубопроводу. Корпус вместе с крышкой образует герметически изолированную от внешней среды полость, внутри которой перемещается затвор. Затвор — подвижная часть рабочего органа — деталь или конструктивно объединенная группа деталей, предназначенная для герметичного разъединения двух участков трубопровода путем перекрытия проходного отверстия в проточной части корпуса. Для этой цели в корпусе предусмотрено седло, снабженное уплотнительным кольцом. Затвором в вентилях служит тарелка клапана (при малых размерах называется золотником), в задвижках - клин или диск, либо два диска одновременно, в кранах — пробка в виде конуса, цилиндра или шара. Крышка — деталь, используемая для герметичного перекрытия отверстия в корпусе, через которое устанавливается затвор. В управляемой арматуре крышка имеет отверстие под шпиндель. Шпиндель — деталь, представляющая собой стержень, снабженный резьбой, при помощи которого происходит управление затвором. Шпиндель, не имеющий резьбы, называется штоком. Ходовая гайка имеет также резьбу и образует со шпинделем резьбовую пару для перемещения затвора и установки его в требуемое крайнее или промежуточное положение (резьба самотормозящая). Сальник — устройство, предназначенное для герметизации подвижного сопряжения крышки со шпинделем. Свое название сальник получил в связи с тем, что набивка сальника для воды и пара обычно пропитывается жировыми составами. Крышка сальника — деталь, предназначенная для сжатия набивки; она бывает цельной и составной. В последнем случае крышка сальника состоит из нажимной втулки и фланца сальника. Поднабивочная втулка является опорой набивки. Нажимные шпильки, анкерные или откидные болты сальника с гайками служат для затяжки сальниковой набивки. В клапанах и вентилях, предназначенных для опасных или вредных сред, вместо сальника применяется сильфонный5 узел, обеспечивающий абсолютную герметичность подвижного соединения шпинделя с крышкой. Маховик — деталь (обычно литая), имеющая вид обода со ступицей, которая соединена с ободом спицами. Служит для ручного управления арматурой. Маховики малых размеров изготовляются в виде сплошного диска. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ При изменении величины или направления вектора скорости потока происходит потеря его энергии. Элементы сети, в которых происходит такая потеря, называют местными сопротивлениями6. Так вот, любая арматура обладает гидравлическим сопротивлением, т.е. вызывает потерю энергии потока. Тут можно выделить два крайних случая. Арматура установлена на трубопроводе с большим расходом потока. В этом случае необходимо, чтобы гидравлическое сопротивление арматуры было минимальным во избежание больших энергетических затрат на транспорт. Арматура установлена в тупиковых участках трубопровода, предназначена для отбора проб, сброса или слива транспортируемой среды и используется периодически. В таких случаях потеря энергии не имеет принципиального значения. Для характеристики величина потери энергии в арматуре вводится коэффициент гидравлического сопротивления Z Чем больше его значение, тем при прочих равных условиях больше потеря напора (давления). Ориентировочные значения коэффициента Z для различных типов запорной арматуры приведены в табл. 3.1. Из приведённых в табл. 3.1 значений коэффициентов гидравлического сопротивления следует, что в трубопроводах, по которым поток движется постоянно и с большой скоростью, целесообразно устанавливать в качестве запорной арматуры задвижки, краны или заслонки. На тупиковых трубопроводах, поток в которых движется редко и его скорость не имеет принципиального значения, лучше устанавливать вентили. Таблица 3.1 Значения коэффициента гидравлического (местного) сопротивления для различных типов арматуры
Таблица 3.2 Характеристика различных типов запорных устройств В табл. 3.2 приведена сравнительная характеристика различных типов запорных устройств. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||