Нефть - главное богатство
России

Арматура трубопроводов


Арматура разделяется на следующие виды: запорную, регулирующую и предохранительную. К запорной арматуре относятся задвижки, вентили, краны и обратные клапаны. К регулирующей арматуре - регуляторы давления, расхода, уровня жидкости, температуры и т. д. Предохранительные и перепускные клапаны, фильтры различных назначений являются предохранительной арматурой.

В зависимости от вида соединения с трубопроводами арматура делится на:

  1. фланцевую;
  2. резьбовую - с внутренней резьбой (муфтовая арматура) и наружной резьбой (цапковая арматура);
  3. раструбную, имеющую па концах присоединительные раструбы;
  4. сварную с концами, привариваемыми к трубопроводам.

Весьма рациональным мероприятием является применение вварной -(бесфланцевой) арматуры. Это позволяет облегчить вес арматуры, сократить строительную длину и размеры помещений, где она устанавливается, сократить трудоемкость и стоимость монтажа, повысить надежность в эксплуатации, а также исключить из применения в больших количествах болтовые соединения.

Вся арматура, согласно ГОСТ 3245-46, делится на приводную и само-действующую. Приводная арматура приводится в действие при помощи ручного, электрического, гидравлического или пневматического привода, а самодействующая - потоком жидкости или газа. К приводной арматуре относятся задвижки, вентили, краны; к самодействующей - предохранительные и обратные клапаны, конденсационные горшки и т. п.

Задвижки для трубопроводов

Являются наиболее распространенным видом запорной арматуры, так как обладают незначительным гидравлическим сопротивлением и отличаются простотой конструкции. Они могут выполняться для трубопроводов любых размеров (от Dу = 50 мм и выше), работающих при различных давлениях. По конструкции задвижки разделяются на параллельные и клиновые (клинкетные), с выдвижным и невыдвижным шпинделями. В параллельных задвижках плоскости затвора параллельны между собой; в клиновых - проходное отверстие закрывается клином.

В зависимости от рабочего давления в трубопроводе применяются чугунные или стальные задвижки. Чугунные задвижки изготовляются для давлений до Ру = 16 кГ/см2, а стальные - от давлений 16 кГ/см2 и выше. Все задвижки изготовляются со строительными длинами по ГОСТ 3706-54.

Основными недостатками задвижек являются: трудность пришлифовки трущихся поверхностей, большой вес и высокая стоимость.

Задвижки на подземных трубопроводах устанавливаются в бетонных, железобетонных или кирпичных колодцах. Приварные задвижки можно устанавливать непосредственно в грунте, устраивая над маховиком задвижки металлический кожух с крышкой.

Задвижки снабжаются винтовым, червячным, гидравлическим, пневматическим или электрическим приводом. Последние три типа приводов сокращают время открывания и закрывания задвижек и позволяют осуществлять автоматическое и дистанционное управление.

Вентили трубопроводов

Применяются на трубопроводах малого диаметра, до Ву = 150 мм. В отличие от задвижек, проходное отверстие в вентилях перекрывается не шибером, а золотником, перемещающимся поступательно при вращении шпинделя. Вентили изготовляются бронзовыми, чугунными и стальными, а также из винипласта, в зависимости от назначения, давления и температуры среды. По конструкции они делятся на муфтовые, фланцевые, проходные, угловые и прямоточные. В проходных вентилях шпиндель с клапаном расположен перпендикулярно к оси трубопровода. В прямоточных - наклонно, а в угловых - по оси входа жидкости или газа в вентиль.

Поток жидкости или газа в вентилях, в зависимости от давления и величины золотника, направляют либо сверху на золотник, либо снизу под золотник. При усилии на золотнике до 4000-4500 кГ поток может направляться под золотник, что не вызывает затруднений при закрывании вентиля и при закрытом вентиле позволяет не подвергать сальник шпинделя воздействию давления и температуры рабочей среды. При большей величине этого усилия поток необходимо направлять на золотник.

Для облегчения открывания вентилей и задвижек при рабочих давлениях в трубопроводах более 25 кГ/см2 устраиваются обводные уравнительные линии малого диаметра, позволяющие уравновесить давление на запорные устройства.

По сравнению с задвижками вентили обладают большими гидравлическими сопротивлениями (в 15-20 раз) вследствие резких изменений направления потока.

Краны трубопроводов

Изменение величины прохода в кранах достигается вращением запорной конической пробки относительно корпуса. По конструкции краны делятся на следующие типы:

  1. натяжные, с пробкой, прижимающейся к корпусу посредством подтягивания гайкой;
  2. сальниковые, у которых поджатие пробки осуществляется затягиванием сальника;
  3. самоуплотняющиеся под действием давления на торец пробки;
  4. самосмазывающиеся краны, у которых уплотнение пробки создается смазкой, подаваемой в кран под давлением.

Пробковые краны могут быть проходные (одноходовые), трехходовые и четырехходовые, в зависимости от числа присоединяемых к крану трубопроводов. К достоинствам кранов относятся: простота конструкции, компактность, небольшое гидравлическое сопротивление и малая стоимость. Недостатками кранов являются: защемление пробок и трудность притирки трущихся поверхностей.

Краны применяются на раздаточных трубопроводах и в разливочных, где нужно быстрое закрывание их, и на газопроводах.

Обратные клапаны для перекачки нефти

Предназначаются для отключения трубопроводов при изменении направления движения потока и для установки на всасывающих линиях центробежных насосов, чтобы держать их под заливом. Клапаны открываются под действием напора движущейся жидкости, а закрываются при прекращении движения жидкости, под действием собственного веса.

Обратные клапаны встречаются разнообразных конструкций. По принципу перемещения клапана они делятся на подъемные и поворотные (захлопни), по форме корпуса - на проходные и угловые. Обратные клапаны изготовляются из чугуна и стали.

Регуляторы давления

Для поддержания в трубопроводах давления на заданном уровне применяются регуляторы давления, которые делятся на регуляторы прямого действия и приводные. В регуляторах прямого действия мембрана и клапан действуют непосредственно от давления в линии, а в регуляторах приводных - от действия дополнительного клапана, редуктора или других приборов.

В зависимости от назначения регуляторы могут регулировать давление «до себя» и «после себя», считая по направлению потока. Они отличаются друг от друга только расположением клапанов и присоединением импульсной трубки, соединяющей мембранную камеру с регулируемой стороной трубопровода.

Регуляторы давления существуют рычажные и пружинные. В рычажных регуляторах равновесие клапана достигается грузом, подвешенным на рычаге, а в пружинных - при помощи пружины.

Регулятор расхода по конструкции не имеет принципиальных отличий от регуляторов давления. Мембранная камера их соединяется с трубопроводом двумя импульсными трубками, подключаемыми по обе стороны установленной в трубопроводе диафрагмы.

Регулирование расхода производится путем переноса перепада давления у диафрагмы на мембрану, которая, открывая или закрывая клапан, изменяет проходное сечение. Регуляторы расхода могут применяться для газов и жидкостей.

Предохранительные клапаны

Имеют своим назначением предохранять трубопроводы, насосы и различные аппараты и сосуды от аварий (разрывов) при повышении давления выше максимально допустимой величины. При превышении установленного давления они автоматически открываются и при достижении нормального - закрываются.

По способу уравновешивания давления различают рычажные и пружинные предохранительные клапаны. В первом случае рабочее давление для клапана устанавливается положением груза на рычаге, во втором - регулируется сжатием пружины.

Клапаны могут быть одинарными и двойными, в зависимости от числа золотников.

Приводы

Выпускаются в виде самостоятельных механизмов, которые могут компоноваться с любыми типами арматуры. В связи с этим они выполняются нескольких типов. Один из типов электропривода показан ниже (изображение "а").

Приводы к арматуре: а – электрический; б – гидравлический; в – пневматический.

Электрический привод состоит из электродвигателя 1, редуктора 2, ручного дублера 3 с приспособлением для переключения с ручного управления на электрическое и наоборот, и узла сочленения 4 привода с задвижкой. Перечисленные элементы являются обязательными для каждого электропривода арматуры.

Для передачи движения от электродвигателя к запорному органу арматуры применяются зубчатые планетарные и червячные передачи. Ручное управление арматурой необходимо для дублирования электрического управления, в случае прекращения подачи электроэнергии, а также для наладки электрозадвижки при установке и после ремонта. Присоединительные размеры электроприводов к арматуре унифицированы. На изображении "б" показана конструкция гидропривода винтопоршневого типа. В нем при поступательном движении поршня сообщается вращательное движение штоку, передаваемое непосредственно шпинделю или резьбовой гайке вентиля.

На изображении "в" показан предложенный А. В. Быковым и А. Е. Згурским пневмопривод.