 |
Конструктивные элементы арматуры
|
|
|
|
Содержание
1. Учебная цель. 4
1.1. Концепция, основные термины.. 4
2. Содержание учебного элемента. 5
2.1. Общие понятия. 5
2.2. Трубопроводная арматура. 8
2.3. Конструктивные элементы арматуры.. 12
2.4. Надзор за трубопроводами в процессе эксплуатации. 13
2.5. Методы контроля. 15
2.5. Испытание трубопроводов на прочность и плотность. 21
2.6. Техническая документация на трубопроводы.. 24
4. Контрольные вопросы.. 25
Технологические трубопроводы
Учебная цель
Целью изучения темы «Технологические трубопроводы» является научить обучающихся классификации, видам технологических трубопроводов, правилам эксплуатации, требованиям к обслуживанию, подготовке их к ремонту и испытанию.
1.1. Концепция, основные термины
Определение технологических трубопроводов, их классификация. Расположение трубопроводов. Элементы трубопроводов. Разделение трубопроводной арматуры на: запорную, регулирующую, предохранительную. Типы присоединения арматуры к трубопроводам. Конструктивные элементы арматуры. Эксплуатация и ремонт технологических трубопроводов.
Трубопровод - сооружение из труб, деталей трубопровода, арматуры, плотно соединенных между собой, предназначенное для транспортирования газообразных и жидких продуктов.
Технологическими называют трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют сырье, полуфабрикаты, готовые продукты, пар, воду, топливо, реагенты и другие материалы, обеспечивающие выполнение технологического процесса и эксплуатацию оборудования, отработанные реагенты, газы, различные промежуточные продукты, полученные или использованные в технологическом процессе, отходы производства.
|
|
|
Соединение фланцевое - неподвижное разъемное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается путем сжатия уплотнительных поверхностей непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала, сжатых крепежными деталями.
Соединение сварное - неподвижное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается с использованием сварки.
Отвод - фасонная деталь трубопровода, обеспечивающая изменение направления потока транспортируемого вещества.
Тройник - фасонная деталь трубопровода для слияния или деления потоков транспортируемого вещества под углом 900С.
Штуцер - деталь, предназначенная для присоединения к трубопроводу арматуры, контрольно-измерительных приборов и т.п.
Переход - фасонная деталь трубопровода, предназначенная для расширения или сужения потока транспортируемого вещества.
Участок трубопровода - часть технологического трубопровода из одного материала, по которому транспортируется вещество при постоянном давлении и температуре.
Трубопроводная арматура - устройства, устанавливаемые на трубопроводах и обеспечивающие управление потоками рабочих сред путем изменения проходного сечения.
Условный проход Ду - номинальный внутренний диаметр трубопровода, обеспечивающий требуемую пропускную способность.
Условное давление Ру - наименьшее избыточное давление при температуре вещества или окружающей среды 200С, при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность, при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих этой температуре.
Рабочее давление Рр - наибольшее безопасное избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов.
Пробное давление Рпр - избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопроводов на прочность и плотность водой при температуре не менее +50С и не более +400С.
|
|
|
Содержание учебного элемента
Обучить обучающихся теории и практическому выполнению работ по эксплуатации, ревизии, ремонту технологических трубопроводов и трубопроводной арматуры.
2.1. Общие понятия
Трубопровод - устройство, предназначенное для транспортирования газообразных, жидких и сыпучих веществ.
В зависимости от транспортируемой среды применяются названия водопровод, паропровод, воздухопровод, маслопровод, газопровод, нефтепровод, продуктопровод и т.д.
Конструкция трубопровода должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность его полного опорожнения, чистки, промывки, продувки, наружного и внутреннего осмотра и ремонта, удаления из него воздуха при гидравлическом испытании и воды после его проведения.
Основной характеристикой любого трубопровода является диаметр, определяющий его проходное сечение, необходимый для транспортирования заданного количества вещества при рабочих параметрах эксплуатации (давлении, температуры, скорости).
Все технологические трубопроводы с давлением до 100 кгс/см2 включительно в зависимости от класса опасности транспортируемого вещества (взрыво-пожароопасность и вредность) подразделяются на группы (А, Б, В) и в зависимости от рабочих параметров среды (давление и температура) на пять категорий (I,II,III.IV,V).
Технологические трубопроводы состоят из плотно соединенных между собой прямых участков, деталей трубопроводов (отводов, переходов, тройников, фланцев), прокладок и уплотнителей, опор и подвесок, крепежных деталей (болтов, шпилек, гаек, шайб), запорно-регулирующей арматуры, контрольно-измерительных приборов, средств автоматики, а также тепловой и антикоррозионной изоляции.
В зависимости от размещения на промышленном объекте технологические трубопроводы подразделяют на внутрицеховые, соединяющие агрегаты, машины и аппараты технологических установок цеха, и межцеховые, соединяющие технологические установки разных цехов. Внутрицеховые трубопроводы называют обвязочными, если они устанавливаются непосредственно в пределах отдельных аппаратах, насосов, компрессоров, резервуаров и др. и соединяют их.
|
|
|
Внутрицеховые трубопроводы имеют сложную конфигурацию, большое число деталей, арматуры и сварных соединений. На каждые 100м длины таких трубопроводов приходится до 80-120 сварных стыков. Масса деталей, включая арматуру, в таких трубопроводах достигает 37% от общей массы трубопровода.
Межцеховые трубопроводы, наоборот, характеризуются довольно прямыми участками (длиной до несколько сот метров), сравнительно небольшим количеством деталей, арматуры и сварных швов. Общая масса деталей в межцеховых трубопроводах (включая арматуру) составляет 5%, а П-образные компенсаторы - составляют около 7%
Технологические трубопроводы считаются холодными, если они работают при среде, имеющей рабочую температуру tp £ 50 0C, и горячими если температура рабочей среды > 50 0С.
В зависимости от условного давления среды трубопроводы подразделяются на вакуумные, работающие при абсолютном давлении среды ниже 0,1Мпа (абс) или от 0 до 1,5 Мпа (изб), среднего давления, работающие при давлении среды от 1,5 до 10 МПА (изб). Безнапорными называют трубопроводы, работающие без избыточного давления («самотеком»).
Соединения в трубопроводах для транспортирования сжиженных газов должны осуществляться, главным образом, сваркой. В местах установки арматуры, с целью присоединения ее к трубопроводу, могут быть применены фланцевые соединения. Они могут быть использованы и в трубопроводах, требующих периодической разборки в целях очистки или замены отдельных участков. Сварка является наиболее целесообразным и надежным методом соединения стальных трубопроводов и арматуры с трубопроводом. Она широко применяется в трубопроводных системах различного назначения, но во многих случаях используются и фланцевые соединения, обладающие своими достоинствами и недостатками, как и разъемные соединения. В трубопроводах с малыми условными диаметрами часто используются резьбовые соединения.
|
|
|
Расположение трубопроводов должна обеспечивать:
- безопасность и надежность эксплуатации в пределах нормативного срока;
- возможность непосредственного наблюдения за техническим состоянием;
- возможность выполнения всех видов работ по контролю, термической обработке сварных швов и испытанию;
- изоляцию и защиту трубопроводов от коррозии, вторичных проявлений молний и статического электричества;
- предотвращения образования ледяных и других пробок в трубопроводе;
- исключения провисания и образования застойных зон.
По методу прокладки труб трубопроводы или их участки подразделяют на следующие:
- подземные - трубы прокладывают в траншее под землей;
- наземные - трубы прокладывают на земле;
- надземные - трубы прокладывают над землей на стойках, опорах или с использованием в качестве несущей конструкции самой трубы;
- подводные - сооружают на переходах через водные
препятствия (реки, озера и т.п.), а также при разработ-
ке морских месторождений.
Вопросы к размышлению:
1. Какое давление называется рабочим?
2. Каким требованиям должна отвечать конструкция трубопровода?
3. Как подразделяются технологические трубопроводы в зависимости от размещения их на промышленном объекте?
4. Какие технологические трубопроводы считаются холодными?
5. Какие технологические трубопроводы относятся к внутрицеховым?
6. Какие трубы применяются для транспортировки огне- и взрывчатых сред?
7. Где допускается применение фланцевых соединений в трубопроводах для транспортировки газов?
Трубопроводная арматура
Трубопроводная арматура, устанавливаемая на трубопроводах или оборудовании, предназначена для отключения, распределения, регулирования, смешения или сброса транспортируемых продуктов.
По характеру выполняемых функций арматуру подразделяют на классы: регулирующая, предохранительная, запорная и разная.
Запорная арматура предназначена для отключения потока транспортируемого продукта (краны, вентили, задвижки и затворы поворотные).
Регулирующая – для регулирования параметров продукта изменением его расхода (регулирующие вентили и клапаны, регуляторы прямого действия, смесительные клапаны).
Предохранительная – для предохранения установок, аппаратов, резервуаров и трубопроводов от недопустимого повышения давления (предохранительные, перепускные и обратные клапаны, а также разрывные мембраны).
По принципу действия арматура может быть автономной (или прямого действия) и управляемой.
|
|
|
Автономной называется арматура, рабочий цикл которой совершается рабочей средой без каких-либо посторонних источников энергии (регуляторы давления прямого действия, кондесатоотводчики, газоотводчики).
Управляемой называется арматура, рабочий цикл которой выполняется по соответствующим командам в моменты, определяемые рабочими условиями или приборами.
Управляемая арматура по способу управления подразделяется на арматуру с ручным приводом (управление по месту), арматуру приводную (двигателем), и арматуру с дистанционным управлением (на расстоянии).
Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика или рукоятки, насажанных на шпиндель или ходовую гайку непосредственно или через редуктор.
Арматура приводная снабжена приводом, установленным непосредственно на ней. Привод может быть электрическим, электромагнитным, с мембранным или с электрическим исполнительным механизмом,пневматическим, сильфонным пневматическим, гидравлическим и пневмогидравлическим. Арматура под дистанционное управление имеет управление от привода.
В зависимости от конструкции присоединительных патрубков арматура подразделяется на фланцевую, муфтовую, цапковую и приварную. Муфтовая и цапковая чугунная арматура рекомендуется только для трубопроводов с условным проходом не более 50мм, транспортирующих негорючие нейтральные среды. Муфтовая и цапковая стальная арматура может применяться на трубопроводах для всех сред при условном проходе не более 40мм.
Фланцевая и приварная арматура допускается к применению для всех категорий трубопроводов.
Применяемая трубопроводная арматура должна соответствовать требованиям ГОСТ12.2.063 «Арматура промышленная трубопроводная. Общие требования безопасности». Основные типы присоединения трубопроводной арматуры к трубопроводу показаны на рисунке 1.
Трубопроводную арматуру поставляют с заводов-изготовителей комплектно с ответными фланцами, прокладками и крепёжными деталями.
Выбор типа уплотнительной поверхности фланцев для соединения трубопроводов зависит от транспортируемой среды и давления.
Для трубопроводов, транспортирующих вещества групп А и Б технологических объектов I категории взрывоопасности, не допускается применение фланцевых соединений с гладкой уплотнительной поверхностью за исключением случаев применения спирально-навитых прокладок.
 |
a -фланцевое (фланцы литые с соединительным выступом и плоской прокладкой);
б - фланцевое (фланцы стальные приварные встык с уплотнением типа выступ-впадина с плоской прокладкой);
в - фланцевое (фланцы литые с уплотнением типа шип-паз
с плоской прокладкой);
г - фланцевое (фланцы стальные плоские приварные и плоской прокладкой);
д - фланцевое (фланцы литые с линзовой прокладкой);
е - фланцевое (фланцы стальные литые с прокладкой овального сечения);
ж - муфтовое;
з - цапковое.
По способу перекрытия потока среды арматура подразделяется на следующие - задвижка- затвор в виде диска, пластины или клина (перемещается возвратно-поступательно в своей плоскости, перпендикулярно к оси потока среды (рис. 2).
 |
1- запорный или регулирующий орган;
2- корпус;
3- уплотнительные поверхности корпуса.
Задвижки по типу затвора подразделяют на клиновые и параллельные. Клиновая задвижка (рис.2) имеет клиновой затвор, в котором уплотнительные поверхности расположены под углом друг к другу. Они могут быть с цельным клином (жестким или упругим) и двухдисковым. Параллельная задвижка может быть шиберной (однодисковой или листовой) и двухдисковой с клиновым распором.
Вопросы к размышлению:
1. На какие классы подразделяется трубопроводная арматура по характеру выполняемых функций?
2. Предназначение предохранительной арматуры.
3. Как подразделяется управляемая арматура по способам
4. управления?
5. Назовите способы перекрытия потока среды.
Конструктивные элементы арматуры
В различных конструкциях арматуры содержатся детали и узлы, имеющие общее назначение и одинаковые названия (рис.8). К таким элементам относятся следующие:
 |
корпус – деталь, заменяющая отрезок трубы длиной, равной расстоянию между торцами присоединенных фланцев или патрубков под приварку к трубопроводу. Корпус вместе с крышкой образует герметически изолированную от внешней среды полость, внутри которой перемещается затвор;
1 - корпус; 2 - затвор; 3 - шпиндель; 4 - уплотнительная прокладка; 5 - нажимная втулка; 6 - маховик; 7 - сальник; 8 - кольцевая прокладка; 9 - верхняя крышка; 10 - ходовая гайка; 11 - седло.
затвор - подвижная часть рабочего органа - деталь или конструктивно объединенная группа деталей, предназначенная для герметичного разъединения двух участков трубопровода путем перекрытия проходного отверстия в проточной части корпуса;
Для герметичного перекрытия потока в корпусе предусмотрено седло, снабженное уплотнительным кольцом. Оно может быть образовано металлом корпуса, наплавкой коррозионно-стойкой стали, латуни или установкой уплотнительного кольца из коррозионно-стойкой стали, латуни, никелевого сплава, пластмассы путем запрессовки, на резьбе, зачеканкой и другими способами крепления. Затвором в вентилях служит тарелка клапана (при малых размерах называется золотником), в задвижках- клин или диск, либо два диска одновременно, в кранах- пробка в виде конуса, цилиндра или шара.
крышка - деталь, используемая для герметичного перекрытия отверстия в корпусе, через которое устанавливается затвор. В управляемой арматуре крышка имеет отверстие под шпиндель;
шпиндель - деталь, представляющая собой стержень, имеющий обычно трапецеидальную резьбу, при помощи которого происходит управление затвором. Шпиндель, не имеющий резьбы, называют штоком.
Ходовая гайка имеет также трапецеидальную резьбу и образует со шпинделем резьбовую пару для перемещения затвора и установки его в требуемое крайнее или промежуточное положение (резьба самотормозящая).
сальник - устройство, предназначенное для герметизации подвижного сопряжения крышки со шпинделем;
маховик - деталь (обычно отливка), имеющая вид обода со ступицей, соединенной с ободом спицами. Служит при ручном управлении арматурой для передачи крутящего момента, создаваемого руками, на шпиндель или ходовую гайку арматуры. Маховик малых размеров изготовляется в виде сплошного диска.
|
|
|
