Запорная арматура

Основные параметры

Под термином «арматура трубопроводная» понимают устройство, устанавливаемое на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для управления (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т.п.) путем изменения площади проходного сечения.

Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами:

  • условным проходом (номинальным размером)
  • условным (номинальным) давлением.

Условный проход (номинальный размер)(Dу или DN) – это параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей, например, соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Условный проход (номинальный размер) приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах. Значения условных проходов должны соответствовать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338-89 (всего 50 показателей от 205 до 4000).

Таблица 1

Значения условных проходов (номинальных размеров) по ГОСТ 28338-89

 

2,5

40

350

2000

3

50

400

2200

4

63*

450

2400

5

65

500

2600**

6

80

600

2800

8

100

700

3000

10

125

800

3200**

12

150

900

3400

15

160*

1000

3600**

16*

175**

1200

3800**

20

200

1400

4000

25

250

1600

32

300

1800

*- допускается для гидравлических и пневматических устройств
**- не допускается для арматуры общего назначения

Условный проход или номинальный размер указывается с помощью обозначения Dу или DN и числового значения, выбранного из ряда. Например, условный проход (номинальный размер) 200 должен обозначаться: Dу 200 или DN 200.

Условное номинальное давление (Ру или PN) – наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности их при температуре 20С.

ГОСТ 26349-84 определяет переметрический ряд номинальных давлений, состоящий из 27 параметров от 0,1 до 1000 кгс/см2 (таблица 7). Условные (номинальные) давления менее 0,1 кгс/см2 следует выбирать из ряда R5, а более 1000 кгс/см2 – из ряда R20 по ГОСТ 8032-56.

В отличие от условного давления различают давления пробное и рабочее.

Пробное давление (Рпр) – это избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 5С и более 70С, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.

Рабочее давление (Рр) – это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов, то есть при заданной рабочей температуре. Температура среды должна приниматься равной температуре, при которой происходит длительная эксплуатация изделия без учета кратковременных отклонений, допускаемых соответствующей нормативно-технической документацией.

Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре среды от -20 до + 200С, для арматуры из серого чугуна от -15 до +120С, для арматуры из ковкого чугуна от -30 до +120С, для арматуры из латуни и бронзы от -30 до +120С, для титановых сплавов от -40 до + 50С. При повышении рабочей температуры среды допускаемое рабочее давление снижают в зависимости от материала корпусных деталей арматуры. Из углеродистой стали арматуру производят для рабочих температур до 445С, из серого чугуна – до 300С, из ковкого чугуна – до 400С, из бронзы и латуни – до 250С, из титана – до 350С.

Примеры обозначений по ГОСТ 356-80:

  • условного давления 40 кгс/см2 — Ру 40 или PN 40
  • пробного давления 60 кгс/см2 – Рпр 60
  • рабочего давления 250 кгс/см2 при температуре 530С – Рр 250 t 530

Таблица 2

Значения условных (номинальных) давлений по ГОСТ 26349-84

 

МПа

кгс/см2

МПа

кгс/см2

0,01

0,1

6,3

63

0,016

0,16

8,0

80

0,025

0,25

10,0

100

0,040

0,4

12,5

125

0,063

0,63

16,0

160

0,1

1

20,0

200

0,16

1,6

25,0

250

0,25

2,5

32,0

320

0,4

4

40,0

400

0,63

6,3

50,0

500

1,0

10

63,0

630

1,6

16

80,0

800

2,5

25

100,0

1000

4,0

40

Общие понятия

Наряду с перечисленными главными понятиями в арматуростроении наиболее часто применяются следующие термины, отражающие специфические элементы, объекты и параметры выпускаемых изделий.

Тип арматуры – классификационная единица, характеризующаяся взаимодействием подвижного элемента затвора (запирающего органа) с потоком рабочей среды и определяющая основные конструкционные особенности трубопроводной арматуры. Например, задвижка, кран, клапан и т.д.

Вид арматуры – классификационная единица, характеризующая функциональное назначение трубопроводной арматуры, например, запорная, регулирующая и т.п.

Типоразмер арматуры – конструкция трубопроводной арматуры, регламентированная условным проходом и условным давлением и имеющая обозначение группового основного конструкторского документа (основного исполнения изделия).

Исполнение арматуры – конструкция одного из типов трубопроводной арматуры, регламентированная, кроме условного прохода и условного давления, переменными данными: материалом основных деталей, присоединением к трубопроводу, видом управления и др., о чем информация содержится в одном групповом или базовом конструкторском документе. Исполнение соответствует конкретному коду ОКП.

Конструктивный ряд – трубопроводная арматура одинаковой конструкции, отличающая только условными проходами.

Параметрический ряд – конструкции трубопроводной арматуры различных условных проходов, имеющие одинаковые номинальные параметры.

Номинальные параметры – давление и температура рабочей среды, указанные без учета отклонений по допускам.

Рабочая среда – жидкость, газ, пульпа или их смеси и другие вещества, для управления которым (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения), предназначена трубопроводная арматура.

Внешняя (окружающая) среда – атмосферный воздух, газ, жидкость или иные вещества, окружающие трубопроводную арматуру.

Управляющая среда – жидкость, газ или иные вещества, используемые в качестве рабочего тела в приводах арматуры, то есть создающие перестановочное усилие на запирающем или регулирующем элементе.

Командная среда – жидкость, газ или иные вещества, используемые для передачи командных сигналов в привод арматуры.

Давление абсолютное (Рабс) – давление, измеренное с учетом атмосферного давления.

Давление избыточное (Р) – давление, измеренное без учета действия атмосферного давления – за нуль отсчета принимается атмосферное давление (Ра), Р= Рабс – Ра.
При Рабс > Ра давление Р называется также манометрическим.

Вакуум (W) – положительная разность между атмосферным давлением и абсолютным – W = Ра – Рабс (когда Ра > Рабс). В инженерных расчетах обычно принимается Ра = 1 кгс/см2.

Рабочая температура (Тр, С) – максимальная температура рабочей среды, действующая при нормальном ходе технологического процесса без учета случайных кратковременных повышений.

Строительная длинна арматуры (L) – линейный размер арматуры между наружными торцевыми плоскостями ее присоединительных частей (фланцев, муфт, штуцеров, ниппелей, патрубков под приварку).

Строительная высота арматуры (Н)– расстояние от оси проходных патрубков корпуса арматуры до наивысшей точки конструкции (шпинделя или привода) при открытом положении изделия.

Расход – объем или вес рабочей среды, проходящей через проходное сечение арматуры в единицу времени, при заданных параметрах (давлении, температуре, плотности).

Коэффициент гидравлического сопротивления – отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условном (принятом) проходном сечении.

Проходное сечение – площадь, образованная при взаимном расположении подвижного и неподвижного элементов затвора.

Протечка (утечка) – объем или вес рабочей среды, проходящей через закрытый номинальным давлением затвор в единицу времени при заданных параметрах (давлении, температуре, плотности).

Герметичность – свойство соединения (разъемного, неразъемного, с подвижным или неподвижным контактом) препятствовать возникновению протечки. Герметичность в уплотнительных устройствах достигается созданием нулевого зазора между уплотнительными деталями с помощью помещенного между ними уплотнительного элемента или за счет жесткого контакта двух уплотнительных поверхностей с приложением, необходимого усилия, обеспечивающего заданную степень герметизации.

Нормы герметичности регламентируются государственным стандартом ГОСТ 9544-93, который также устанавливает и требования к проведению испытаний на герметичность. В соответствии с указанным ГОСТом испытания на герметичность необходимо проводить следующим образом:

 

давление и среда

 

DN

PN

Испытание затвора на герметичность

≤ 80

≥ 1

а) вода – давление 1,1х PN или
б) воздух давлением 6 ± 0,5 кгс/см2

≥ 100

≤ 50

≤ 200

≥ 63

Вода – давление 1,1 х PN

≥ 250

≥ 1

 

максимальная продолжительность испытания на герметичность затвора

 

DN

Максимальная продолжительность испытания, с

Уплотнение металл по металлу

Неметаллическое уплотнение

≤ 50

15

15

≥ 65

30

≤ 200

≥ 250

60

30

≤ 400

≥ 500

120

60

 

Максимально допустимые значения протечек при приемо-сдаточных испытаниях по классам герметичности

 

Класс герметичности

А

В

С

D

Нет видимых протечек

0,0006 см3/мин х DN (вода)
0,018 см3/мин х DN (воздух)

0,0018 см3/мин х DN (вода)
0,18 см3/мин х DN (воздух)

0,006 см3/мин х DN (вода)
1,8 см3/мин х DN (воздух)

 

Класс герметичности для запорной арматуры указывают в технических условиях на конкретный вид арматуры. Значения протечек соответствуют случаю истечения в атмосферу. При определении протечек номинальный диаметр принимают в миллиметрах.

Непроницаемость – свойство материала детали, характеризующееся отсутствием трещин, рыхлостей, газовых включений, через которые может проникать рабочая среда.

Надежность – свойство трубопроводной арматуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные значения эксплуатационных показателей в требуемых пределах и с учетом режима ее работы, условий ее использования и технического обслуживания, а также с учетом ремонтов, хранения и транспортирования. Свойство комплексное включает такие требования как безотказность, долговечность и т.д. Эти требования могут рассматриваться в отдельности или входить в виде определенного сочетания в оценку надежности арматуры или ее отдельных узлов и деталей.

Безотказность – единичный показатель надежности трубопроводной арматуры, характеризующий способность сохранять работоспособность непрерывно в течении некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность – единичный показатель надежности, характеризующий способность арматуры сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми, определенными установленной системой технического обслуживания и ремонтов. Показателем долговечности служит срок службы или ресурс.

Работоспособность – состояние, при котором трубопроводная арматура может выполнять заданные функции.

Наработка – продолжительность работы трубопроводной арматуры во времени или в количественном выражении в виде циклов срабатывания «закрыто-открыто». Наработка может продолжаться непрерывно или с перерывами, в последнем случае учитывается суммарная оценка.

Цикл – перемещение запирающего элемента из исходного положения («закрыто», «открыто») в противоположное и обратно, связанное с выполнением основной функцией данного вида арматуры.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации арматуры от ее начала или возобновления после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния арматуры.

Ресурс – наработка арматуры от начала эксплуатации либо ее восстановления после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния, оговоренного нормативно-технической документацией.

Предельное состояние — состояние трубопроводной арматуры, при котором она выполняет свои функции, но не может быть использована для дальнейшей эксплуатации, которая должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности. Предельное состояние может наступить или в результате ухода заданных параметров за установленные пределы, или в связи с необходимостью проведения среднего или капитального ремонта, а также в связи со снижением эффективности эксплуатации арматуры.

Длительная прочность – способность материала детали сохранять прочность при длительном действии в нем напряжения (особо важно при высоких температурах).

Цикловая прочность – способность материала детали сохранять прочность при периодическом возникновении в нем напряжений.

Термоудар – внезапное действие на металл высокой температуры (при внезапном поступлении в арматуру высоко нагретой жидкости, например. Металлического теплоносителя).

Термоцикловая прочность – свойство материала сохранять прочность при воздействии термоударов.

Пожароопасная, взрывоопасная или токсичная среда – газ или жидкость, способные воспламеняться, взрываться или оказывать вредное воздействие на человека или животных.

Условные обозначения

Применение системы условных обозначений арматуры позволяет в краткой форме зафиксировать некоторые из основных технических параметров изделия. Применение системы индексов обеспечивает возможность правильного выбора арматуры, использование ее по назначению и повышать возможность контроля арматуры при монтаже. Наибольшее распространение получила система ЦКБА (Центральное конструкторское бюро арматуростроения), содержащий цифровой и буквенный код основных данных арматуры (таблица-фигура). По системе ЦКБА индекс изделия включает пять элементов, расположенных последовательно (при отсутствии привода индекс изделия состоит из четырех элементов).

Первые две цифры обозначают тип арматуры(таблица 1), буквы за ними – материал корпуса (таблица 2), одна или две цифры после букв – номер модели (конструктивные особенности изделия), при наличии трех цифр: первая из них обозначает вид привода (таблица 3), а две следующие – номер модели; последние буквы – материал уплотнительных поверхностей (таблица 4) или способ нанесения внутреннего покрытия корпуса (таблица 5).

В отдельных случаях после букв, обозначающих материал уплотнительных поверхностей, добавляют цифру, которая обозначает вариант исполнения данного изделия или изготовление его из другого материала. Изделие без вставных или наплавленных колец, то есть с уплотнительными поверхностями, выполненными непосредственно на корпусе или затворе, обозначается буквами «бк» (без колец).

Например, 15с922нж Клапан стальной запорный проходной фланцевый с электроприводом:

  • 15 по таблице 1 – клапан запорный
  • с по таблице 2 – из углеродистой стали
  • 9 по таблице 3 – с электроприводом
  • 22 – номер модели
  • нж по таблице 4 – уплотнительные поверхности, наплавленные коррозионностойкой сталью./li>

Для арматуры с электроприводами во взрывозащищенном исполнении в конце условного обозначения добавляют букву Б (например, 30ч906брБ), а в тропическом исполнении – букву Т (например, 30ч906брТ0. Буквы Б и Т указывают при заказе.

Наряду с системой ЦКБА пользуются кодом, полученным путем сокращения названия изделия, например КТС – кран трехходовой стальной и т.д. Отдельные конструкции обозначаются только номером чертежа, по которому они изготавливаются. Иногда в обозначение вводится буква, указывающая завод-изготовитель арматуры.

Условное обозначение арматуры, предназначенной для нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, состоит из букв и цифр. Буквы обозначают тип арматуры, цифры за буквами – параметры изделия, например, ЗКЛ-200-16 – задвижка клиновая литая с условным проходом 200 мм, на условное давление 16 кгс/см2 или КП-160 – клапан питательный на условное давление 160 кгс/см2. Изделия, не имеющие условного обозначения, обозначаются номером чертежа.

В настоящее время появилось много новых условных обозначений арматуры, которые не поддаются какой-либо систематизации. Эти обозначения приводятся в так, как их принял завод изготовитель (или разработчик).

Таблица 1

 

Тип арматуры

Условное обозначение

Кран (пробно-спускной)

10

Кран (для трубопровода)

11

Запорное устройство указателя уровня

12

Клапан запорный

13, 14, 15

Клапан отсечной

22, 24

Клапан обратный (подъемный или приемный с сеткой)

16

Клапан предохранительный

17

Затвор обратный (клапан обратный поворотный)

Клапан герметический

19

Клапан перепускной

20

Регулятор давления

18, 21

Клапан распределительный

23

Клапан регулирующий

25, 26

Клапан смесительный

27

Задвижка

30, 31

Затвор поворотный дисковый

32

Задвижка шланговая

33

Элеватор

40

Конденсатоотводчик

45

 

Таблица 2

 

Материал корпуса

Условное обозначение

Углеродистая сталь

с

Легированная сталь

лс

Коррозионностойкая (нержавеющая) сталь

нж

Серый чугун

ч

Ковкий чугун

Кч

Высокопрочный чугун

вч

Латунь, бронза

б

Алюминий

а

Монель-металл

мн

Пластмассы (кроме винипласта)

п

Винипласт

вп

Фарфор

к

Титановый сплав

тн

Стекло

ск

 

Таблица 3

 

Привод

Условное обозначение

Под дистанционное управление

0

Механический с червячной передачей

3

То же с цилиндрической зубчатой передачей

4

То же с конической передачей

5

Пневматический

6

Гидравлический

7

Пневмогидравлический

6 (7)

Электромагнитный

8

Электрический

9

 

Таблица 4

 

Материал уплотнительных поверхностей

Условное обозначение

Латунь, бронза

бр

Монель-металл

мн

Коррозионностойкая (нержавеющая) сталь

нж

Нитрированная сталь

нт

Баббит

бт

Стеллит

ст

Сормайт

ср

Кожа

к

Эбонит

э

Резина

р

Пластмассы (кроме винипласта)

п

Винипласт

вп

Фторопласт

фт

 

Таблица 5

 

Способ нанесения внутреннего покрытия

Условное обозначение

Гуммирование

гм

Эмалирование

эм

Свинцевание

св

Футерование пластмассой

п

Футерование найритом

н

Дюймы / миллиметры

1/4˝

Ду 6

3/8˝

Ду 10

1/2˝

Ду 15

3/4˝

Ду 20

Ду 25

1 1/4˝

Ду 32

1 1/2˝

Ду 40

Ду 50

2 1/2˝

Ду 65

Ду 80