Трубопроводная арматура виды назначение классификация

Арматура для трубопроводов – сортамент конструкций, устанавливаемых на трубопроводы с целью управления транспортируемой средой посредством изменения фактической площади проходного сечения трубы. Технические требования и номенклатура трубной арматуры промышленного и бытового типа приведены в нормативном документе ГОСТ №52720 “Арматура трубопроводная”.

Разновидности трубопроводной арматуры

В данной статье представлена классификация трубопроводной арматуры. Мы рассмотрим ее разновидности, функциональное назначение, конструктивные особенности и изучим маркировку арматурных изделий.

Классификация трубной арматуры

Согласно положениям ГОСТ, трубная арматура разделяется на группы исходя из следующих факторов:

Основной параметр классификации – функциональное назначение, согласно ему выделяют следующие виды трубопроводной арматуры:

1. Запорная арматура – конструкции, предназначенные для полного перекрытия потока циркулирующей по трубопроводу среды. Запорные изделия, в свою очередь, делятся на – спускную арматуру (используется для удаления транспортируемой среды из трубопровода) и контрольную арматуру (перекрывает поток и подает рабочую среду в контрольно-измерительные приборы).
2. Регулирующая арматура – применяется для регулировки пропускной способности трубопровода. Делится на дроссельную – снижает рабочее давление в трубопроводе за счет увеличения гидравлического проточного сопротивления, и запорно-регулирующую – объединяет в себе функции двух видов арматуры, наиболее часто используемая трубная арматура на сегодняшний день.
3. Защитная (отсечная) арматура – установка отсечной арматуры выполняется для защиты подключенного к трубопроводу оборудования и самой магистрали в аварийных ситуациях. Арматура перекрывает и отключает вышедшею из строя часть трубопровода из кольца циркуляции, что дает возможность произвести требуемые ремонтные работы. Разновидностью защитной арматуры является обратная арматура, которая предотвращает возможность обратного потока циркулирующей среды.
4. Предохранительная арматура – конструкции, в автоматическом режиме сбрасывающие избыток давления в системе, что защищает оборудование и магистраль от перегрузок.
5. Распределительная арматура – установка выполняется в два смежные трубопровода при необходимости объединения и смешивания их потоков.
6. Соединительная арматура – конструкции, используемые для стыковки трубопроводов либо разводки магистрали на несколько каналов. К данной группе относятся всевозможные тройники, отводы, крестовины и т.д. Материал изготовления соединительной арматуры соответствует материалу трубопровода (налажено производство как стальных, так и полипропиленовых и полимерных изделий).

Виды трубопроводной арматуры

В зависимости от сферы применения, вся трубопроводная арматура делится на промышленную и бытовую. Бытовая арматура применяется для газовых трубопроводов, водопроводов и труб отопления. Класс промышленной арматуры, в свою очередь, делится на следующие группы:

В отдельную подгруппу относится судовая арматура, используемая на военных и гражданских кораблях, которая имеет повышенный класс надежности.

По способу управления трубопроводная арматура делится на два вида – автоматическая и управляемая. Управляемая арматура может иметь несколько типов приводов:

• ручной привод;
• механический привод (электрического, пневматического, гидравлического либо электромагнитного типа);
• дистанционный привод – регулирующая конструкция, которая удалена от арматуры и соединяется с ней посредством передачи (вала, троса, шестеренок либо подшипников)

В зависимости от способа присоединения к трубопроводу, трубозапорная арматура бывает:

Для трубопроводов, изготовленных из полимерных труб (полипропиленовых, полиэтиленовых либо металлопластикорвых), чаще всего используются конструкции штуцерного типа – это наиболее распространенная арматура в бытовой эксплуатации, тогда как промышленная арматура, как правило, фланцевая либо муфтовая.

Схема конструкции шарового крана

Последний фактор классификации – принцип герметизации арматуры, согласно которому конструкции делятся на:

• сальниковые – в месте стыка арматуры и торцевой части трубопровода размещаются сальники из асбеста, графита, фторопласта либо резиновые уплотнительные кольца;
• сильфонные – вместо эластичных материалов для уплотнения используются металлические сильфоны гофрированного типа;
• мембранные – конструкции, в которых мембрана одновременно выполняется уплотнительную и запорную функцию;
• шланговые – в качестве уплотнительного материала используется пережимаемый резиновый шланг.

Маркировка трубопроводной арматуры

Маркировка трубопроводной арматуры выполняется в соответствии с положениями ГОСТ №4666-75 “Арматура трубопроводная”. Маркировка состоит из ряда чередующихся букв и цифр, пример – 30с941нж2, где:

• 30 – тип арматуры (задвижка);
• с – материал изготовления (углеродистая сталь);
• 9 – тип привода (электрический);
• 41 – номер модели;
• нж – тип уплотняющего материала (сильфонный уплотнитель из нержавеющей стали);
• 2 – вариант исполнения.

Расшифровку каждой номенклатурной составляющей маркировки вы можете найти в таблицах ЦКБА (Центральное конструкторское бюро арматуростроения).

Принцип работы трубопроводной арматуры (видео)

Типы трубопроводной арматуры

Запорная трубопроводная арматура, наиболее распространенная разновидность арматурных изделий, имеет несколько конструктивных вариантов исполнения. Трубозапорная арматура делится на следующие типы:

Задвижка – трубозапорная арматура, в которой перекрывающая конструкция перемещается параллельно движению циркулирующего потока. Существует две разновидности задвижек – клиновые и параллельные. В клиновых задвижках поток перекрывается затвором, в котором уплотнители размещены под углом друг к другу. Затвор, в зависимости от конструктивного исполнения, может быть жестким, эластичным либо выполненным в виде двух дисков из легированной стали.

Задвижки делятся на виды согласно типу затвора. Конструкции с вращаемым (не выдвижным) шпинделем, применяются в трубопроводах, транспортирующих коррозийно нейтральные среды, длительное пребывание в которых шпинделя не провоцирует разрушение материала (нефть, вода), во химической промышленности практикуется установка заглушек с выдвижным шпинделем. Мощные стальные задвижки способы выдерживать давление потока до 25 мПа.

Вентиль – арматура, выполняющая перекрытие потока за счет возвратно-поступательного движения затвора внутри трубопровода. Вентиль, в большинстве случаев, имеет плоский затвор , сечение которого соответствует внутреннему диаметру трубы. Вентиля изготавливаются с фланцевым соединением, обеспечивающим высокий уровень герметичности.

В зависимости от материала вентиль может быть чугунным, стальным (нержавейка либо легированная сталь) либо бронзовым. Существуют прямоходные, угловые и смесительные вентили, установка последних выполняется при необходимости поддержания требуемой температуры, концентрации либо плотности транспортируемой среды.

Заслонка – арматура, перекрывающая трубопровод за счет вращения вокруг собственной оси запирающего диска. Заслонки конструктивно схожи с вентилями, однако они имеют значительно меньшие габариты и более обширную сферу использования – данная арматура, помимо промышленности, востребована в тепло и водоснабжении, канализационных системах.

Кран – наиболее распространенная разновидность запорно-регулирующей арматуры в бытовой эксплуатации. Запирающая часть в кране размещается по направлению потока циркулирующей среды, она может выполняться в виде шарового либо конусного элемента.

Запорные краны могут устанавливаться на трубопроводы, транспортирующие жидкую либо газообразную среду. К преимуществам данной арматуры относятся компактные габариты, простота и ремонтопригодность конструкции, минимальное время активации.

В зависимости от тип конструкции краны могут быть проходными, угловыми либо смесительными (трехходовыми), в которых к центральному выходному отверстию подсоединены два входных патрубка, что позволяет смешивать несколько рабочих сред между собой.

Кран – оптимальный выбор запорно-регулирующей арматуры не только для стальных, но и для полипропиленовых трубопроводов.

Для трубопроводов разного назначения используются различные виды запорной арматуры. Чтобы корректно подобрать устройство для той или иной трубопроводной системы, необходимо знать предназначение арматуры и ее технические характеристики. Рассмотрим основные виды запорных устройств более подробно.

Трубопроводная арматура для перекрытия потока

Область применения запорной арматуры

Запорная арматура предназначена:

1. для трубопроводов, подводящих к жилым, бытовым и промышленным помещениям газ или воду и отводящих канализационные стоки. Это самая широкая сфера применения запорных устройств;
2. для трубопроводов, в которых проходят агрессивные вещества. Устройства для химической и нефтегазовой отрасли отчаются более высокой герметичностью и коррозийной устойчивостью;
3. бытовых сетей водоснабжения, теплоснабжения и канализации. Арматура, устанавливаемая на частных сетях, отличается небольшими размерами и простотой управления.

Разновидности арматуры запорного типа

Различают следующие типы запорной трубопроводной арматуры:

Классификация кранов

Запорные краны преимущественно предназначены для бытовых трубопроводов с малым давлением.

Устройство запорной арматуры-крана следующее:

• корпус;
• запорный элемент;
• рукоять;
• набор уплотнительных прокладок.

Элементы, входящие в состав запорного крана

Классификация устройств может быть произведена по нескольким признакам:

• типу запорного элемента;
• методу установки.

Элементом, перекрывающим поток проходящей среды, может быть:

• шар. В соответствие с этим кран носит название шаровой (рисунок выше);
• конус в виде пробки (пробковый кран).

Запорный кран пробкового вида

Крепиться к трубопроводу краны могут:

• муфтовым способом. Фиксирующие гайки наворачиваются на подготовленную на трубе резьбу;

Кран, устанавливаемый на резьбу

• фланцевым способом. В качестве фиксирующих элементов выступают фланцы, соединяемые между собой болтами;
• методом сварки.

Устройства, устанавливаемые на фланцы и методом сварки

Каждый кран имеет свое условное обозначение. На маркировке, нанесенной на корпус устройства, в обязательном порядке отражаются:

• диаметр условного прохода (DN);
• условное давление, на которое рассчитано устройство (РN);
• материал, примененный для изготовления крана;
• предприятие-изготовитель;
• дополнительные справочные материалы (дата изготовления, номер партии и так далее).

Условные обозначения основных параметров крана

Использование вентилей

Запорный клапан (вентиль) состоит из корпуса с двумя концами для крепления устройства и седла, перекрываемого затвором.

Клапан для перекрытия трубопровода

Основная отличительная особенность вентиля от крана – это высокий класс герметичности, что позволяет использовать устройство на газопроводах.

Клапан, как и кран, может присоединяться к трубопроводу при помощи муфт, фланцев или сварки.

Выпускаются вентили, приводимые в действие:

• маховиком (ручное управление);
• электроприводом (электронное управление), в том числе и с помощью дистанционного пульта управления.

Маркировка запорной арматуры – вентиля также содержит:

• условное обозначение модели устройства;
• проход;
• обозначение типа присоединения к трубопроводу;
• давление;
• материал исполнения;
• климатическое исполнение;
• документ, на основании которого вентиль изготовлен.

Обозначение параметров вентиля

Предназначение и разновидности задвижек

Наиболее часто используемым элементом любых трубопроводов является задвижка. Устройство представляет собой корпус и крышку, между которыми располагается затвор.

Простейший вид запорной арматуры

Назначение запорной арматуры — задвижки – любые трубопроводы, диаметр которых варьируется от 15 мм до 2000 мм.

Преимуществами устройства, по сравнению с другими видами запорной арматуры, являются:

• простота обслуживания и конструкции;
• небольшие размеры;
• малое сопротивление.

Задвижки могут изготавливаться из следующих материалов:

• стали;
• чугуна;
• цветных металлов и сплавов из них.

Управление задвижками происходит:

• ручным способом (вращением рукояти);
• электроприводом;
• гидроприводом.

Обозначение запорной арматуры (задвижки) определяет:

• вид и наименование устройства;
• условный рабочий диаметр;
• максимальное давление в системе;
• тип привода;
• положение устройства в рабочем состоянии;
• категорию размещения;
• климатическое исполнение;
• тип соединения устройства с трубопроводом.

Обозначение параметров задвижки

Назначение заслонок

Запорным элементов в заслонке является диск, который вращается вокруг оси.

Разновидность запорной арматуры для трубопровода

Заслонки преимущественно используются на трубопроводах, имеющих большой диаметр и находящихся под небольшим давлением, так как класс герметичности устройства достаточно низкий.

Заслонка может управляться:

• маховиком, приводящим в действие ось вращения (ручное управление);
• гидроприводом;
• электроприводом.

В большинстве случаев корпус запорного устройства изготавливается из чугуна, а поворотный диск – из стали.

• методом сварки;
• фланцевыми крепежами.

Марка запорной арматуры — задвижки, а так же номер партии, диаметр, давление и область определения обозначаются на корпусе устройства аналогично ранее приведенным схемам.

Условные обозначения запорной арматуры

Каждый вид и подвид запорной арматуры, применяемой при строительстве трубопровода, имеет свое условное обозначение, которое облегчает строителям выбор устройства.

Например, вентиль проходной обозначается двумя, соединенными между собой вершинами, треугольниками.

Как обозначается иная арматура указано на рисунке ниже.

Условные обозначения основных видов запорной арматуры

Таким образом, каждый вид запорной арматуры предназначается для определенных трубопроводов. Чтобы подобрать наиболее подходящее устройство, можно воспользоваться маркировкой, которая наносится на корпус изделия или указывается в схеме трубопровода.

Классификация ТА осуществляется по различным признакам.

По целевому назначению ТА подразделяется на следующие группы:

Промышленная ТА предназначена для установки на трубопроводах и технологических установках различного профиля. Она подразделяется на арматуру общего назначения , предназначенную для установки в системах, эксплуатируемых в обычных условиях, и специальную , к которой предъявляются особые требования в связи со специфическим характером систем, в которых она установлена.

Сантехническая ТА предназначена для установки во внутренних санитар- но-технических системах зданий. К ней относятся водоразборные краны, смесители.

Лабораторная ТА является, как правило, арматурой небольших размеров. Она имеет специфическую конструкцию в связи с тем, что к ней предъявляются совершенно особые требования. Она, как правило, не рассчитана на работу при больших давлениях и температурах.

По области применения ТА подразделяется на следующие группы:

Проводяная ТА является наиболее характерной для использования в системах отопления, вентиляции и теплоснабжения. Само название говорит о том, что она предназначена для работы на воде и паре. Эта арматура выпускается на широкий диапазон рабочих давлений и температур.

Энергетическая ТА является, как правило, пароводяной арматурой, предназначенной для работы при высоких давлениях и температурах, характерных для крупных энергетических котлов, турбин и других установок. Энергетиче-

ские паровые котлы эксплуатируются при давлениях 300 и более атмосфер, а температура пара превышает 500 о С. Столь высокие рабочие параметры предъявляют жесткие требования к материалу и качеству раматуры.

Газовая ТА предназначена для установки в системах газоснабжения. К ней предъявляются повышенные требования герметичности в связи с пожаро и взрывоопасностью рабочей среды.

Нефтяная ТА является арматурой, предназначенной для установки в системах и трубопроводах, по которым транспортируется сырая нефть и нефтепродукты. Эта арматура должна обладать повышенной коррозионной стойкостью в связи с тем, что нефть является весьма агрессивной средой.

Химическая ТА предназначена для работы на очень агрессивной среде, включая концентрированные кислоты и щелочи. Эта арматура в основном применяется в химической промышленности и не характерна для систем ТГВ. Основным средством повышения коррозионной стойкости этой арматуры является использование специальных материалов для корпуса и деталей.

Судовая ТА разрабатывается для использования на флоте и морских сооружениях. Основным требованием к ней является высокая стойкость к воздействию морской воды, надежность, небольшие габариты и возможность работы в различных положениях в условиях качки.

Резервуарная ТА предназначена для установки на резервуарах и емкостях. Основной отличительной ее чертой является наличие одного присоединительного конца, а не двух, как у остальных типов арматуры.

По принципу управления и действия ТА подразделяется на сле-

а) с ручным приводом б) с механическим приводом

в) под дистанционно расположенный привод

• автоматически действующая (автономная)

Управляемая ТА отличается тем, что перемещение рабочего органа осуществляется за счет внешнего силового воздействия от некого внешнего источника энергии – ручного усилия, электрическим мотором, пневмоприводом или гидроцилиндром. Управляемая ТА под дистанционно расположенный привод отличается наличием специальной механической передачи, позволяющей отнести источник силового воздействия от самой арматуры. Так, например, оператор котельной управляет задвижкой на паропроводе, находящейся над котлом, сам в это время находясь у фронта котла.

Управляемая ТА может быть снабжена дополнительно силовой возвратной пружиной, возвращающей рабочий орган в определенное положение при отключении управляющего воздействия. При подаче управляющего силового воздействия оно преодолевает действие возвратной пружины и переводит рабочий орган в другое положение. В зависимости от того, в каком положении находится рабочий орган такой арматуры при отсутствии (снятии) управляющего воз-

действия, бывает ТА « нормально открытая » и « нормально закрытая ». Как правило, такая арматура применяется для повышения безопасности работы установок и систем и предотвращения аварийной ситуации, то есть выполняет функции защиты. Так, например, при отключении электроснабжения котельной клапан на топливном трубопроводе должен самопроизвольно вернуться в закрытое положение, что предотвратит взрыво и пожароопасную ситуацию. Следовательно, здесь следует использовать ТА в исполнении «нормально закрытая». ТА калориферной установки вентиляции должна быть выполнена в исполнении «нормально открытая», чтобы при отключении управляющего сигнала гарантировать проток теплоносителя через калорифер и предотвратить его перемерзание.

Автоматически действующая ТА отличается тем, что управление и рабочий цикл осуществляется только действием самой рабочей среды без какихлибо посторонних источников энергии. К этому типу относятся обратные клапаны, срабатывающий под действием изменения направления потока, регуляторы давления и расхода, кондесатоотводчики, терморегуляторы и другие виды арматуры.

По функциональному назначению ТА подразделяется на следую-

щие основные классы:

Запорная ТА служит для перекрытия потоков сред. 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. Она нашла наиболее широкое применение. К этому же классу относится

пробно-спускная и контрольно-спускная ТА, предназначенные для кратко-

временного открытия с целью проверки наличия или параметров рабочей среды. Регулирующая ТА предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Эта арматура не обязательно должна обеспечивать полное перекрытие проходного сечения. К ней могут предъявляться дополнительные требования по виду регулировочной характеристики, надежности и точности рекулирования параметров. Сюда входит и дроссельная

ТА, предназначенная для снижение давления потока.

Распределительная ТА предназначена для распределения потока по двум или более направлениям. Наиболее ярким примером является 3-х ходовой кран, применяемый и в отоплении для регулирования теплоотдачи отопительного прибора пудем пропуска части общего расхода теплоносителя на стояке мимо прибора через замыкающий участок. Этот тип арматуры широко используется в системах гидро- и пневмоавтоматики для управления различными устройствами.

Предохранительная ТА предназначена для предотвращения аварийного повышения какого-либо параметра в обслуживаемой системе путем автоматического выброса избыточного количества среды. Наиболее ярким примером является предохранительные клапан, устанавливаемый на паровом котле. При повышении давления в барабане котла выше предельного значения срабатывает предохранительный клапан, и часть пара стравливается через него в атмосферу, поддерживая давление в котле на уровне максимально допустимого значения. К этой же группе ТА относятся и мембранно-разрывные устройства, например взрывозащитный клапан. Он представляет из себя мембрану, разрываемую в момент взрыва его давлением и тем самым препятствующую чрезмерному повышению давления в системе.

Защитная ТА предназначена для защиты оборудования от аварийного изменения параметра среды ( давления, температуры, направления потока ) путем отключения обслуживаемого участка. В отличие от предохранительной ТА поток не стравливается в атмосферу, а просто отключается требуемый элемент системы. Примером могут служить обратные клапаны, предотвращающие самопроизвольное изменение направления потока в трубопроводной системе. В топочных устройствах защитная ТА отключает подачу топлива к горелочному устройству в случае погасания факела или при отключении электроснабжения и остановке дымососа и дутьевого вентилятора

Фазоразделительная ТА предназначена для автоматического разделения различных фаз рабочей жидкости, например воды и пара ( кондесатоотводчики ), воды и воздуха (воздухоотводчики, вантузы), воды и масла (маслоотделители).

Помимо основных видов ТА можно выделить промежуточные: запорнорегулирующая, смесительная, пробно-спускная и другие.

По материалу корпуса ТА подразделяется на следующие основные груп-

• стальная (из углеродистой стали)

• из коррозионностойкой стали

• чугунная (из серого чугуна)

• из ковкого чугуна

• из цветных металлов

• из керамики (фарфор)

• чугунная с защитным покрытием (резина, пластмасса, эмаль ).

Более подробно характеристики отдельных материалов, их преимущества и недостатки рассмотрены в разделе 6. (Материалы, применяемые для деталей арматуры).

По конструкции корпуса ТА подразделяется на следующие основные группы:

У проходной ТА оба присоединительных патрубка расположены на одной оси или со смещением на параллельных осях. Это наиболее распространенный тип корпуса арматуры. У угловой ТА присоединительные патрубки расположены под углом друг к другу, причем наиболее часто под прямым углом. Это позволяет в некоторых случаях упростить конструкцию арматуры и избежать необходимости установки на трубопроводе дополнительного отвода для поворота потока.

По конструкции присоединительных патрубков ТА подразделяется на следующие основные группы:

Муфтовая ТА изготавливается на малые и средние диаметры. Присоединительные концы муфтовой ТА имеют внутреннюю резьбу, как правило трубную, предназначенную для вворачивания трубы с концевой короткой резьбой.

Фланцевая ТА имеет на присоединительных концах фланцы, представляющие из себя диск или квадрат с отверстиями под болты. Ответный фланец трубопровода должен иметь аналогичные присоединительные размеры.

Цапковая ТА имеет на конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, представляющее из себя два или более винтовых захвата. Ярким примером использования этого достаточно редкого соединения является пожарный гидрант, к которому при помощи цапки подсоединяют пожарный рукав.

Штуцерная арматрура изготавливается на малые и сверхмалые диаметры. Штуцерное соединение представляет из себя пару, когда на арматуре на присоединительном конце нарезана наружная резьба, а трубопровод притягивается к ней при помощи накидной гайки. Для уплотнения соединения может быть использована прокладка или, если штуцер имеет на конце конус, то мягкая медная трубка может быть достаточно надежно герметизирована за счет плотного обжатия на конусе.

Под приварку подготавливают присоединительные концы арматуры больших диаметров, когда надежность всех других видов соединений становится недостаточной.

Более подробно преимущества различных способов соединения рассмотрены в разделе «Монтажные параметры арматуры».

По способу герметизации узла прохода шпинделя или штока через крышку или корпус ТА подразделяется на следующие основные группы:

В сальниковой ТА для уплотнения места прохода шпинделя или штока используется упругая сальниковая набивка – пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком.

Сальниковое уплотнение получило наибольшее распространение благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

В сильфонной , мембранной и шланговой ТА отсутствуют подвижные соединения с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда – по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона, шланга или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

По способу расположения ТА подразделяется на следующие основные группы:

• только на горизонтальных трубопроводах с вертикальном положении шпинделем или крышкой вверх

• на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении

• только на вертикальных трубопроводах.

Так например, пробковый кран может работать в любом положении, обратный шаровой клапан должен устанавливаться только на вертикальных трубопроводах, а тарельчатый обратный клапан должен устанавливаться только на горизонтальных трубопроводах крышкой вверх.