Характеристики запорной арматуры, работающей в трубопроводах высокого давления

Современная запорная арматура высокого давления считается гарантом надежной работы отраслей промышленности, где ведущее место занимает топливно-энергетический комплекс.

Изделия рассчитаны на прохождение самых разнообразных рабочих сред: газа, жидкостей (в т.ч. и агрессивных). Основное отличие таких устройств - способность сохранять все необходимые эксплуатационные качества при высоком давлении,10-80 МПа. Запорная арматура высокого давления - это целый ряд изделий, выпускаемых на специализированных предприятиях всего мира.

Запорная арматура для трубопровода высокого давления

Данная запорная арматура предназначена для самых разнообразных сред: газа, жидкостей (в т.ч. и агрессивных).

Запорные вентили высокого давления

Относятся к такой разновидности арматуры, где потоки сред перекрываются посредством возвратно-поступательного смещения запорного элемента вдоль центра оси относительно поверхности корпуса. В виде подвижного элемента используется шпиндель; он вворачивается в резьбу гайки, которая закреплена неподвижно; располагается в бугеле либо в крышке. Ходовая резьба (может быть выносной или погружной), обладающая самоторможением, способна оставить запорный элемент в промежуточном положении. При этом существующее давление потока рабочих сред не оказывает какого-либо влияния на запорное устройство. Конструктивно корпус вентиля бывает:

Схема запорных вентилей

Герметизация места соединения крышки и вращающегося шпинделя может быть сальникового либо сильфонного типа.

  1. Прямоточным: используется, когда снижение потока на выходе недопустимо.
  2. Смесительным: служит для перемешивания двух сред (чтобы поддержать заданную температуру).
  3. Ходовым (проходным): весьма распространенная разновидность. Монтируется на участках трубопроводной системы прямолинейного типа. Главный минус: имеет зону застоя жидкости.
  4. Угловым: служит для соединения перпендикулярных частей трубопровода.

Герметизация места соединения крышки и вращающегося шпинделя может быть сальникового либо сильфонного типа. Условно арматура с диафрагменным (мембранным) запорным элементом также считается вентильной. К недостаткам запорных клапанов относят:

Однако постоянно проводимая модернизация существующих устройств данного типа позволила значительно снизить влияние недостатков на качество работы, а также поднять на новый уровень достоинства этого типа клапанов:

Краны высокого давления

Подобная запорная арматура рассчитана на эксплуатацию в трубопроводах, где давление выше стандартного. Поэтому здесь запирающий элемент обладает повышенной прочностью, при максимально удобном методе перекрытия, открытия потока рабочих (жидких, газообразных, в т.ч. агрессивных) сред. В системах, рассчитанных на повышенное давление, применяется два типа шаровых кранов.

Конусные краны высокого давления

Конусный кран

Основное преимущество таких устройств - невысокая стоимость деталей, простота.

В качестве запирающего элемента конструкции используется пробка. Основное преимущество таких устройств - невысокая стоимость деталей, простота.

Однако данный тип конструкции исключает использование подобного устройства для частичного, полного перекрытия потока сред в трубах большого диаметра, повышенного давления, агрессивности. Поэтому распространение конусных кранов в «тяжеловесных» отраслях промышленности (газовая, нефтяная, металлургическая) ограничено.

Шаровые краны высокого давления

Роль запирающего элемента играет шар, который вращается вокруг оси. Особенность такой конструкции предполагает высокую герметичность, простоту при эксплуатации, надежность, долговечность. Подобные эксплуатационные качества делают этот тип крана высокого давления применимым для самых разных диаметров трубопроводов. Кроме того, устройство пригодно для эксплуатации в условиях повышенных температур (более +200°С), агрессивных сред. Основные потребители такого рода продукции:

Шаровый кран высокого давления

На трубопроводы, имеющие небольшой диаметр, краны устанавливаются посредством муфтового или штуцерного соединения.

На трубопроводы, имеющие небольшой диаметр, краны устанавливаются посредством муфтового или штуцерного соединения (при этом возможно оснащение ручным редуктором). Если существует необходимость перекрытия потока в трубах большого диаметра, то краны присоединяются через фланец либо посредством сварки. Открытие/закрытие запорного элемента осуществляется через электропривод.

Клиновые задвижки высокого давления

Это особая арматура, где главным элементом является цельный клин (бывает упругим или жестким), образуемый двумя расположенными под углом дисками. Использование жесткого клина гарантирует прочность конструкции, ее высокую герметичность. Но в случае значительных колебаний температур рабочих сред (тем более агрессивных) есть риск заклинивания затвора. Упругий клин подобного недостатка не имеет.

Основной признак клиновых задвижек (и не только), используемых для работы в трубопроводных системах высокого давления, - материал изготовления. Это сталь особых марок. Обычно используют:

Предохранительные клапаны

Защищают в автоматическом режиме всю технологическую систему, трубопровод в случае аварийного давления рабочих сред (свыше допустимых значений). Эта задача осуществляется путем частичного выброса излишков давления из системы. Самая распространенная конструкция предохранительного клапана имеет в своем составе пружину, противодействующую давлению рабочих сред (они подаются под золотник). Способ выпуска избытка давления обусловил два типа конструкции:

Предохранительный клапан

Самая распространенная конструкция предохранительного клапана имеет в своем составе пружину, противодействующую давлению рабочих сред (они подаются под золотник).

Пропускную способность клапана определяет высота, на которую способен подняться золотник, поэтому здесь существует своя классификация клапанов:

У клапанов данного типа основной недостаток заключается в быстром возрастании усилия сопротивления пружины при подъеме золотника. Однако ряд достоинств перекрывает этот минус:

Регулирующие клапаны

Это запорная арматура, способная управлять параметрами рабочих сред в конкретном месте технологической системы, трубопровода. Конструктивно любой такой клапан состоит из пары связанных между собой элементов: регулирующего клапана (заслонки) и механизма (управляющего или исполнительного), который действует на регулирующий орган. Привод для исполнительного механизма может быть:

Регулирующий клапан

Регулирующая запорная арматура может иметь два положения: НО (нормально открытое) либо НЗ (нормально закрытое).

Регулирующая запорная арматура может иметь два положения: НО (нормально открытое) либо НЗ (нормально закрытое). Конструкция регулирующего клапана бывает односедельной, двухседельной. В первом случае очень хорошо перекрывается поток в закрытом положении, однако, ввиду того что плунжер неразгруженный, требуется мощный привод. Плюс односедельные клапаны располагают пропускной способностью, примерно в 1,6 раза меньшей, чем двухседельные. Последние лишены подобных недостатков. Клапаны с двумя седлами могут выпускаться с различной пропускной способностью (при одинаковом условном диаметре).

Потоки агрессивных сред регулируются диафрагменными устройствами. Корпус клапанов, детали используемых в трубопроводных системах высокого давления, изготавливаются из стали специальных марок. Внутреннее пространство покрывается стойкими к воздействию кислоты, щелочи материалами: фторопластом, эмалью и т.п. Главное достоинство диафрагменного клапана в том, что в нем отсутствуют сальники.

Требования, которым должна отвечать запорная арматура высокого давления

Все материалы, используемые для изготовления подобной продукции, должны соответствовать спецификации рабочих чертежей. Детали не могут иметь дефекты, влияющие на ее плотность, прочность в ходе эксплуатации. В ходе производства штамповка, поковки, литье подвергаются неразрушающему контролю в виде УЗД, радиографии или иного равноценного метода.

Корпус фланцев, патрубков должен иметь метрический тип резьбы (шаг крупный), поле допуска 6g (это ГОСТ16093). Форма резьбовых впадин - закругленная. Необходимо проводить тщательную притирку уплотнительных поверхностей. Не допускаются любого рода дефекты, влияющие на герметичность, надежность уплотнения:

В трубопроводах высокого давления (более 35 МПа), в потоке газовых, жидких агрессивных сред, не допускается арматура литого типа, фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью. Срок службы деталей арматуры высокого давления должен составлять 25 и более лет.

Похожие статьи:
Top