Сантехник ...: Трубопроводная арматура и оборудование для газораспределительных сетей

Газовой арматурой называют различные приспособления и устройства, монтируемые на газопроводах, аппаратах и приборах, с помощью которых осуществляется включение, отключение, изменение количества, давления или направления газового потока, а также удаление газов. Широкий ассортимент этих деталей классифицирован, благодаря чему можно достаточно легко разобраться с вопросом классификации газовой арматуры. В статье мастер сантехник расскажет о конструктивных особенностях газовой запорной арматуры.

Назначение газовой арматуры и оборудования

Газовая арматура и газовое оборудование предназначаются для установки на трубопроводах применяющихся для транспортировки, снабжения и распределения голубого топлива. С помощью этих механизмов включается и отключается подача, изменение давления, количества, направления газового потока.

Существует ряд государственных стандартов, регламентирующих требования, предъявляемые к трубопроводной арматуре. В частности, основные параметры кранов необходимо смотреть по ГОСТ 21345-2005. Требования к проектированию, изготовлению и испытаниям – по ГОСТ 12.2.063-81. Типы, присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей фланцев – по ГОСТ Р 54432-2011. Муфтовые концы – по ГОСТ 6527-68. Разделку концов патрубков под приварку – по ГОСТ 16037-80. Требования надежности – по ГОСТ 27.003-90. Маркировку и окраску – по ГОСТ 4666-75.

Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами: условным проходом (номинальным размером) и условным (номинальным) давлением. Под условным проходом (номинальным размером) DN или ДУ понимают параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей, например соединений трубопроводов, фитингов и арматуры (ГОСТ 28338–89). Условный проход не имеет единицы измерения и приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах.

Номинально (условное) давление PN или PУ– наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20°С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений арматуры и трубопровода, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности при температуре 20°С. Значения и обозначения номинальных (условных) давлений должны соответствовать указанным в ГОСТ 26349-84.

Большая часть разновидностей арматуры состоит из запорного или же из дроссельного устройства. Это конструкции в виде корпуса снаружи закрытого крышкой.

Внутри корпуса перемещается затвор. В результате перемещения затвора относительно его седел меняется площадь участка, через который газ проходит. Этот процесс вызывает изменение гидравлического сопротивления.

Соприкасающиеся во время отключений частей газопровода поверхности затвора и седла носят название уплотнительных. В устройствах дроссельного типа поверхности затвора и седла, которые, в свою очередь, образуют регулируемый проход для транспортировки рабочей среды, носят название дроссельных.

Классификация арматуры для газопроводов

Все существующие разновидности газовой арматуры, в зависимости от ее назначения, можно разделить на:

Запорную. Арматура, применяющаяся для периодических отключений отдельных участков газопровода, приборов, аппаратуры. К этому виду относятся газовые краны, вентили задвижки;
Предохранительную. Служащую для предупреждения риска повышения давления газа больше установленных норм. К этой разновидности арматуры относится сбросной предохранительный клапан;
Регулирующую. Предназначенную для изменения и поддержания в заданных пределах давления. Это заслонки, шибера и пр.;
Обратного действия. Для предотвращения изменения направления движения газа;
Аварийную и отсечную. Для быстрого автопрекращения движения газа по направлению к аварийному участку в случае нарушения заданного режима. К этой разновидности относится запорно-предохранительный клапан;
Конденсатоотводящую. Ту, которая удаляет в автоматическом режиме конденсат, накапливающийся в конденсато-сборниках и на нижних участках трубопроводных сетей;
Контрольную. Определяет давление проходимой массы, температуру и пр.

По способу управления арматура может быть двух типов: управляемая и автоматическая. Первая приводится в действие ручными манипуляциями или при помощи привода: пневматического, гидравлического, электромагнитного, электрического.

По способу подсоединения оборудование и любая арматура для систем газоснабжения бывают:

С помощью фланцев (для арматуры с условным проходом более 50 мм) - преимуществом является возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, большая прочность и применимость для широкого диапазона давлений и проходов. Недостатки: возможность ослабления затяжки и потеря герметичности со временем, большие габариты и масса;
Муфтовое соединение (шестигранник под ключ с внутренней резьбой) применяется для арматуры с условным проходом до 65 мм. Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой;
Цапковое соединение с наружной резьбой. С помощью резьбы кран ввинчивается непосредственно в тело аппарата или прибора;
При помощи сварки (неразборный вид присоединения - используется редко). Преимуществом является полная и надежная герметичность соединения, минимум обслуживания. Недостаток - повышенная сложность монтажа и замены арматуры.
Ниппельное соединение - присоединяется к трубопроводу или емкости при помощи ниппеля.
Стяжное соединение - осуществляется с помощью шпилек с гайками, проходящими вдоль корпуса арматуры.
Штуцерное соединение - присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью штуцера.

Кроме перечисленных выше, существуют и другие способы соединения газовой арматуры, но используются они, не так часто.

Условные обозначения

Применяющаяся в газовом хозяйстве арматура стандартизована. На каждой детали стоит обязательно шифр, состоящий из 4 частей.

Первые 2 цифры шифра — это вид арматуры:

11 — краны для трубопроводов;
14,15 — запорные вентили;
16 — обратные подъемные клапаны;
17 — клапаны предохранительные;
19 — обратные поворотные клапаны;
25 — регулирующие клапаны;
30, 31 — запорные задвижки;
32 — затворы.

На втором месте в шифре стоит условное обозначение материала изготовления корпуса: углеродистая сталь — с, кислотостойкая нержавеющая сталь -нж, серый чугун — ч, чугун ковкий — кч, бронза, латунь — бр, винипласт — вп, легированная сталь — лс, алюминий — а.

На третьем месте в шифре стоит порядковый номер детали.

На четвертом находится обозначение материала, из которого сделаны уплотнительные кольца: бронза или латунь — б, нержавеющая сталь — нж, резина — р, эбонит — э, баббит — бт, кольца уплотнительные отсутствуют — бк.

Особенности запорной арматуры

Запорная арматура наиболее часто встречается в газовых системах. Она применяется для регулировки давления газопровода и действует по такому же принципу, что и в водоводах. Однако к деталям в газовой отрасли предъявляются более высокие требования по безопасности.

Если концентрация газа в воздухе достигнет критического значения, тогда достаточно всего малейшей искры и может произойти настоящая катастрофа.

По типу перемещения функционального механизма запорная арматура для газопроводов разделяется на следующие виды:

Кран – в кране запирающий элемент с телом вращения, перемещается, одновременно вращаясь вокруг своей оси. Относительно направления потока может располагаться произвольным образом;
Затвор — в этой детали дисковидный элемент вращается вокруг своей оси под углом или перпендикулярно относительно потока;
Вентиль – в детали тело запирания на шпинделе перемещается возвратно-поступательно параллельно потоку;
Задвижка – в ней элемент регулировки перемещается перпендикулярно к потоку.

Можно резюмировать, что к запорной арматуре относятся устройства, которые предназначаются для герметичного отключения участков газопровода. Эти устройства должны гарантировать герметичность отключения, быстроту производимых действий, малое гидравлическое сопротивление и удобство в обслуживании.

Принцип работы задвижки

Чаще всего на трубопроводах из разных видов запорной арматуры для газового оборудования можно встретить задвижки. Именно они используются, когда необходимо перекрыть газовый поток в газопроводах с диаметрами условных проходов от 50 мм до 2000 мм, когда рабочее давление находится в диапазоне 0,1–20 МПа.

В задвижках поток газа регулируется изменением положения затвора относительно уплотняющих поверхностей. Шпиндель невыдвижной при открывании не выдвигается из крышки. При его вращении для открытия отверстия ходовая гайка наворачивается на него поднимая либо опуская затвор. В этой разновидности задвижек ходовой узел находится внутри рабочей среды, поэтому он больше подвержен негативному действию коррозии.

Аппаратура с выдвижным шпинделем осуществляет перемещение шпинделя и затвора вращением резьбовой втулки, при этом верхняя часть шпинделя выдвигается вверх. Преимуществом такой конструкции является отсутствие влияния внешней среды на ходовой узел.

Задвижки различаются по устройству запоров на 2 типа. Клиновые имеют затвор с уплотнительными поверхностями, расположенными под определенным углом друг к другу. Также они производятся с шарнирным затвором, состоящим из 2-х дисков и клина сплошного. Задвижки параллельные имеют затвор состоящий из 2-х дисков, между которыми располагается клин распорный.

Для газопроводов рассчитанных на давление до 0,6 МПа применяют задвижки изготовленные из серого чугуна, для газопроводов, в которых применяется напор под давлением больше 0,6 МПа — из стали.

Но какие можно отметить преимущества задвижек в сравнении с остальной запорной арматурой? В открытом положении отмечается незначительное сопротивление потоку, кроме этого нет поворотов газовой среды. Задвижки имеют малую строительную длину. Они просты в обслуживании и обеспечивают возможность движения газа в любую сторону.

Отдельно в этой категории можно выделить заслонки. Они относятся к запорно-регулирующему оборудованию, благодаря которому регулируется расход газа, также возможно прекратить его подачу в газопроводе. Заслонки состоят из корпуса, запорного дискового органа, приводного вала.

Заслонки можно применять в широком диапазоне температур или давлений среды. Они имеют простую конструкцию, малую массу и небольшую металлоемкость. У заслонок небольшая строительная длина и минимальное количество элементов. Большой их плюс — доступная цена.

За давлением на современных газопроводах следит множество чувствительных сенсоров, фиксирующих малейшие отклонения и передающие информацию о них на пульт диспетчеру.

Назначение кранов

Кроме вышеперечисленных устройств к запорной арматуре относятся краны и вентиля, необходимые для скорейшего подключения/отключения прибора или регулирования расхода рабочей среды. Эти детали по форме затвора можно разделить на шаровые, цилиндрические, конусные.

Чтобы достигнуть более высокой герметизации в кране, между уплотняющими поверхностями вводится под давлением специальная консистентная смазка. Она заправляется в пустотелый канал в верхней части и завинчиванием болта продавливается по каналам в существующий зазор между пробкой и корпусом.

Пробка немного приподнимается вверх, зазор увеличивается и обеспечивается легкость поворота. Латунная прокладка и шаровой клапан предотвращают выдавливание смазки с последующим просачиванием газа.

Кроме кранов, нуждающихся в смазывании применяют в газопроводах простые поворотные краны. Их можно разделить на натяжные, сальниковые, самоуплотняющиеся. Их можно устанавливать на надземных газопроводах, внутри-объектовых газопроводах, на вспомогательных линиях (на продувочных газопроводах и пр.).

Конденсатосборники и компенсаторы

Для сбора и удаления воды и конденсата на низших уровнях газопроводов устанавливают конденсатосборники. Они могут быть разной емкости: большая емкость необходима, если транспортируемый газ имеет большую влажность, меньшая подходит для транспортировки сухого газа. Кроме этого, в зависимости от величины давления проходящей рабочей среды конденсатосборники различаются на устройства низкого, среднего, большого давлений.

Устройства низкого давления — это емкость, с дюймовой трубкой выведенной под газовый ковер. Трубка заканчивается муфтой и пробкой. Через нее удаляется конденсат, замеряется давление, продувается газопровод.

Устройства среднего и высокого давления дополнительно оснащены еще одной защитной трубкой и краном на внутреннем стояке. Сверху стояка имеется отверстие для выравнивания давления рабочей среды в футляре и в стояке. Без отверстия конденсат бы под давлением газа заполнял стояк, что могло привести к его разрыву при пониженных температурах.

Под воздействием давления газа осуществляется автооткачка конденсата. Когда краник закрыт, газ противодействует конденсату и он сползает вниз. Когда краник открывается конденсат поднимается на поверхность.

При эксплуатации газопроводов разница в температуре может достигать нескольких градусов. Такая большая величина изменения может вызвать напряжение в несколько десятков МПа. Поэтому, для обеспечения нормальной работы газопровода нужно использовать компенсаторы. Они могут быть линзовыми, П-образными, лирообразными и пр.

Больше распространены линзовые и сильфонные компенсаторы. П-образные и лирообразные компенсаторы изготавливаются из гнутых, часто цельнотянутых труб. Их основной недостаток — большие размеры. На трубопроводах в горных и сейсмо-опасных районах устанавливают резинотканевые устройства, которые способны принимать деформации и в продольном, и в поперечном направлениях.

Соединительная арматура газопроводов

В процессе монтажа газопровода может возникнуть необходимость соединения труб из разных материалов или разного диаметра. В этом случае встраивается в состав сети соединительный фланцевый элемент — вспомогательные детали стыковки.

К этой категории арматуры относятся фланцевые адаптеры, хомуты, заглушки, соединительные муфты, отводы, крестовины, тройники, словом детали, в конструкции которых не предусмотрено наличие запорно-регулирующего механизма.

Для разветвления газопровода служат тройники и отводы. Они устанавливаются в случаях, когда труба доходит до распределительного участка для какого-либо населенного пункта, однако этот пункт конечным не является.

При помощи регулирующей арматуры трубопровод делится и часть транспортируемого газа уходит в населенный пункт, а часть транспортируется дальше.

Приборы КИПиА в газопроводных системах

Кроме всего вышеперечисленного, в газопроводных системах применяются многочисленные приборы КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика).

Наиболее востребованными устройствами, использующимися в газовых системах являются:

Сигнализаторы загазованности;
Оборудование для аварийного отключения поступающего газа;
Оборудование для измерения объема прошедшего газа;
Электронные регуляторы прошедшего объема газа;
Автономные блоки питания;
Газовые клапаны для автоматизации разных процессов и оптимизации работы трубопроводов;
Газовые регуляторы для регулирования объема проходящей через какой-то участок трубопровода среды.

Такие устройства являются высокотехнологичным оборудованием, эксплуатирующимся в самых разных условиях.

Как выбрать

Выбирая арматуру для газовых трубопроводов следует особо тщательно отнестись к химическим и физическим свойствам материала из которого она изготовлена.

Самыми востребованными материалами для изготовления газовой арматуры являются чугун и сталь. Это связано с требованиями к повышенному уровню прочности и надежности. Полимерные элементы, которые прекрасно подходят для водоводов здесь неприменимы, вдобавок их легко можно повредить.

Специалисты не рекомендуют использовать на газовых трубопроводах оборудование с уплотнительными вставками из бронзы. Это связано с тем, что в составе СУГ присутствует сероводород, который может оказывать негативное влияние на бронзу и медные сплавы.

Все газовые трубопроводы относятся к объектам повышенной опасности, поэтому к выбору газовой арматуры и оборудования стоит отнестись со всей серьезностью, а, при необходимости, посоветоваться со специалистами. Только качественная газовая запорная арматура сможет обеспечить удобство обслуживания, быстроту ремонта, высокую герметичность узлов трубопровода.

Видео

В сюжете - Практика импортозамещения и внедрения инноваций трубопроводной арматуры в газовой отрасли