Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция”

Министерство  образования Российской Федерации 

^{Государственное образовательное  учреждение}

^{Высшего профессионального  образования}

«Уфимский  государственный  нефтяной   технический  университет» 

Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»

Реферат

“Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция” 
 

0200. 074 612. 017 ПЗ 
 
 
 
 
 

Выполнил студ. гр. МТ-09-03                                                В.М. Голиванов

Проверил канд.техн.наук, доцент                                       А.М. Нечваль  
 
 
 

Уфа 2010

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение______________________________________________________ 3 

2. Виды, конструкция, область применения (краны, вентили, задвижки)___ 4               

3. Задвижка                                                                                                             4

4. Вентиль                                                                                                               8

5.  Кран                                                                                                                   11

6. Затворы и клапаны                                                                                           13

7. Заключение                                                                                                       15

8. Список используемой  литературы                                                                 16

     Запорные устройства, устанавливаемые на трубопроводах различного назначения, называются запорной арматурой. С помощью этих запорных устройств осуществляется отключение, распределение, регулирование, смешение или сброс циркулирующей по трубопроводам среды.

      Трубопроводная  арматура - это устройство, приводимое в действие вручную, либо при помощи пневмопривода, гидропривода или электропривода. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах.

      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.

    Рассмотрим подробнее вопрос  о значении и о видах запорной арматуры на трубопроводах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Виды, конструкция, область применения (краны, вентили, задвижки)

Вся арматура установленная  на трубопроводах, называется запорной. В зависимости от назначения она  подразделяется на:

1. Запорную – которая служит для перекрытия трубопроводов (краны , вентиля, задвижки, клапаны).
2. Запорную – невозвратную арматуру – которая служит для пропуска жидкости в одном направлении и запирания в обратном (обратные клапана).
3. Предохранительную арматуру – для сброса избытка давления трубопроводов от разрыва (предохранительные клапана).
4. Регулирующую арматуру – для регулирования потоков и поддержания уровня (регулирование клапана и регуляторы уровня).

    Задвижка – запорное устройство, в котором перекрытие прохода осуществляется поступательным перемещением затвора в направлении перпендикулярном движению потока транспортируемой среды. Задвижки получили широкое применение для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000 мм при рабочих давлениях 4 – 200 кГ/см2 и температурах среды до 450 градусов

    .

    В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки обладают преимуществами: незначительными гидравлическим сопротивлением при полностью открытом проходе; отсутствием поворотов потока рабочей среды; возможностью применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простотой обслуживания; относительно небольшой строительной длиной, возможности подачи среды в любом направлении.

    К недостаткам, общим для всех конструкций  задвижек, следует отнести: невозможность  применения для сред с кристаллизирующимися включениями: небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентилями) невысокую скорость срабатывания затвора; возможность получения гидравлического удара в конце хода; большую высоту трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

     Задвижки по прочности подразделяются на:

    1. стальные – для высокого давления

    2. чугунные – для давления до 16 кгс/см2.

    Задвижки  бывают с выдвижным шпинделем  и с не выдвижным, когда при  открытии поднимается сам маховик. Бывают с параллельными плашками, клёновыми, проходное сечение перекрывается в вертикальной плоскости.

    При виде конструктивного типа задвижек следует исходить из следующего: 1) вида рабочей среды; 2) химического состава  рабочей среды; 3) давления рабочей  среды; 4) рабочей температуры; 5) наличие обоснованных требований к герметичности затвора; 6) диаметра трубопровода.

    Клиновые  задвижки с цельным клином предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой, так и газообразной.

    Задвижки  не рекомендуется применять для  работы в кристаллизующихся средах или в средах, содержащих твердые  частицы, а так же в агрессивных  средах.

    Клиновые  задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется.

    Задвижки  с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора.

    Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей.

    Однодисковые  задвижки применяют, как правило, для  трубопроводов с высокой t⁰ и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется обеспечить пропуск среды при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда – некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например, нефть, мазуты и др.

     Двухдисковые  задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним  давлением рабочей среды (как  жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора.

    Задвижки  с эластичным уплотнением затвора  предназначены для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды, как жидкой, так и газообразной.

    Задвижки  с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, обладающими повышенной агрессивностью при невысоких рабочих температурах, а также содержащие абразивные включения.

    Задвижки  с обводом (байпасом) используют в  основном для трубопроводов с  высоким давлением рабочей среды. 
 
 
 
 
 
 
 

      Вентиль – запорное устройство насажано на шпиндель, проходное сечение перекрывается в горизонтальной плоскости. Вентили получили широкое распространение в качестве запорных устройств для перекрывания потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов до 300 мм (а в некоторых случаях и до 400 мм) при рабочих давлениях до 2500 кГ/см² и температурах сред от –200 до +450⁰С в тех случаях, когда к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования.

     По  конструкции корпуса вентили  разделяются на: проходные, угловые, прямоточные и смесительные.

      Существенно важной является классификация вентилей по назначению: запорные, запорно-регулирующие и специальные. В свою очередь, регулирующие могут быть подразделены по конструкции дроссельных устройств на вентили с профилированными золотниками и игольчатые. Аналогично запорные вентили по конструкции затворов подразделяются на вентили тарельчатые и диафрагменные, а по способу уплотнения шпинделя на сальниковые и сильфонные.

     Проходные вентили предназначены для установки  в прямолинейных трубопроводах.

     Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление; наличие зоны застоя; большие строительные размеры; сложность  конструкции корпуса и относительно большой вес.

     Угловые вентили предназначены для соединения двух частей трубопровода, расположенные перпендикулярно друг другу или для монтажа на повороте. Работают при давлениях рабочей среды, меньших 64кГ/см2 и при невысоких температурах.

     Прямоточные вентили. Преимущества: относительно малое  гидравлическое сопротивление; компактность конструкции; отсутствие зон застоя. Недостатки: большая длина и относительно большой вес.

      Смесительные  вентили служат для смешивания двух потоков жидкой среды с целью  стабилизации её температуры, концентрации реагентов, разжижения основной среды, поддержания качества и т.д. Более простое решение схемы смешивания получается при использовании смесительных вентилей, в которых два потока смешиваются непосредственно в корпусе одного вентиля. Их применение дает высокий экономический эффект за счет того, что вместо 2-х вентилей и специального смесителя применяется только один вентиль.

     Диафрагмовые  вентили (мембранные) предназначены  для перекрывания потоков сред при  невысоких температурах (до 100-1500С) и  отсутствие сальника; зон застоя и карманов; невысокое гидравлическое сопротивление; небольшие габаритные размеры и вес. Основной недостаток – относительно небольшой срок службы мембраны.

     Сильфонные  вентили предназначены для работы в средах, утечка которых в окружающую атмосферу недопустима из-за высокой стоимости, агрессивности, токсичности, взрыво- или пожароопасности, ядовитости и др. Преимущества – полное исключение утечки рабочей среды и надежность уплотнительного элемента.

      Запорно-регулирующие вентили обеспечивают возможность ручного или дистанционного управления расходом среды путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений даже при авариях в линии питания привода или при затруднительном доступе к вентилю, а также достаточно надёжно перекрывала трубопровод.

     Игольчатые  вентили могут быть как заторными, так и регулирующими. Они нашли  широкое применение в регулировании  и дросселировании малых потоков  газов, при больших величинах  перепадов давлений на дроссельном устройстве.

     Вентили высокого давления изготовляют с  диаметрами условных проходов от 3 до 125мм. Существуют вентили на рабочие давления до 2500кГ/см².

     Вентили для сред высоких температур рассчитаны для работы при температурах рабочей  среды более 200⁰С. Эти вентили широко используются в процессах синтеза. Вентиль предназначен для работы при давлениях, больших 200кГ/см².

Вентили для коррозионных сред предназначены  одновременно для работы при высоких  давлениях и температурах рабочей  среды, превышающих 150⁰С. При давлениях рабочих сред, меньше 25кГ/см², и интервале температур от 30 до +150⁰С применяют футерованные или гуммированные вентили.  
 

    Кран – проходное сечение открывается или закрывается пробкой, применяется для диаметров до 50мм, для давления до 40кГс/см²

     Конические  краны можно подразделить на следующие  типы: натяжные, сальниковые краны  со смазкой и краны с прижимом (или с подъёмом) пробки.

     Натяжные  краны применяются для массового  выпуска и обычных условий эксплуатации (например, кухонные газовые краны). Они применяются главным образом для сыпучих или вязких сред, где не требуется высокой герметичности по жидкости или газу. Главным образом натяжные краны применяют для низких рабочих давлений (до 10кГ/см²) или для сред, пропуск которых в окружающую среду не опасен.

     Сальниковые краны широко применяются на жидких и газообразных средах при давлениях 6-40кГ/см².

     Краны с подъемом пробки не рекомендуется  применять для сред, содержащих твердые  частицы и для суспензий, так как попадание твердых частиц между корпусом и пробкой может вызвать потерю герметичности с повреждением уплотнительных поверхностей, а также для полимерзующихся или очень вязких сред.

     Цилиндрические  краны можно разделить на 2 группы: краны с металлическим уплотнением и краны с эластичным уплотнением.

     Краны с металлическим уплотнением  применяют в основном для высоковязких сред (мазут, каменноугольный пек  и др.)

     Краны с эластичным уплотнением применяют  большей частью с металлической  пробкой и неметаллическим эластичным уплотнением в седле.

     Шаровые краны применяются со смазкой  и на высокие давления среды и  большие проходы (главным образом  для магистральных газопроводов и нефтепроводов). Они делятся  на 2 типа: краны с плавающей пробкой  и краны с плавающими кольцами.

     Краны с плавающей пробкой бывают 2 основных типов: с металлическими кольцами со смазкой, с неметаллическими кольцами из чистых пластмасс, резин.

      Сильфонные  краны весьма дороги в производстве вследствие повышенных требований к  точности изготовления. Наличие подъемной пробки – не позволяют применять его в вязких и полимеризующихся средах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Затворы и клапаны

      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.

     Клапаны. 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.

Заключение

       Запорную арматуру выбирают в зависимости от конкретных условий и особенностей технологического процесса, а также от вида и физических свойств перекачиваемой рабочей среды (нефть, керосин, вода, газ, пульпа, шлам, суспензия и др.), характера работы арматуры (частота срабатывания, преобладающее закрытое или открытое рабочее положение), вида нагрузок в гидравлической системе (устойчивый режим, пульсация давления, динамические и ударные нагрузки, вибрации), температурного режима трубопровода и окружающей среды. При выборе запорной арматуры следуют учитывать также ее габаритные размеры и массу с учетом места для ее установки (например, для параллельных трубопроводов), стационарный или передвижной характер всей системы. 

     На  выбор арматуры  значительно влияет химическая активность рабочей среды и ее коррозийные свойства. Они определяют марку материала корпусных деталей арматуры и уплотнения.

     При выборе арматуры необходимо учитывать  ее долговечность и ремонтопригодность.

     Наконец, один из решающих факторов при выборе арматуры – ее экономичность. Экономичность, следует рассматривать комплексно, для всего народного хозяйства в целом.

     Среди конкретных условий для каждого  технологического процесса наиболее важным является требуемая герметичность. Из всех видов запорной арматуры наиболее герметичны вентили. Это объясняется тем, что в вентиле безопасно для уплотнительных поверхностей можно создать наиболее высокие удельные давления в затворе (потому что там отсутствует перемещение уплотнительных поверхностей во взаимном контакте и тем самым резко снижается опасность задирания). Кроме того, для высоких давления стали применять шаровые краны. В этих кранах (с плавающей пробкой) для уплотнения обычно используют усилие от давления рабочей среды (в вентилях с подачей под золотник, наоборот, мешает герметизации). 
                                       Список используемой литературы

1 . Трубопроводная арматура: учебное пособие/ Ф.М. Мустафин [и др.], 2002-208с.

2. Кутынский Я.М. Запорная арматура МГ: состояние, проблемы.   

3. Лепешкин Г.Г. Сооружение нефтехранилищ при промышленных предприятиях [текст]: производственно – практическое издание/ Г.Г. Лепешкин, В.В. Свистов; ред. В.И. Титов. – М.: Госстройиздательство 1953.

4. Буренин В.В. Запорная арматура для нефтепродуктопроводов [текст]/ В.В. Буренин// нефтепереработка и нефтехимия – 2002.

5. Методы диагностики запорной арматуры на герметичность [текст]/ С.В. Адаменко, Н.П. Щукин, И.Ю. Быков – 2004.