Запорная арматура — это устройства, предназначенные для перекрытия потока жидкой, газообразной или сыпучей среды. В том числе находящегося под высоким давлением. Кроме основной функции она может играть в гидравлической системе регулирующую и предохранительную роль.
Что относится к запорной арматуре, для чего она предназначена и где используется — в этой статье.
Виды запорной арматуры и принцип действия
Назначение и устройство запорной арматуры рассмотрим на изделиях, предназначенных для работы с потоком жидкой среды. Эти виды устройств монтируются в гидравлических системах, канализациях, очистных сооружениях.
Классификация по применению
По тому, с какой целью запорная арматура применяется, она может быть:
- Запорной. Изделия служат только для полного перекрытия потока. Регулирование скорости течения жидкой среды с помощью этих элементов не рекомендовано или запрещено. Чтобы объяснить, запорная арматура — что это такое, следует вспомнить щитовой затвор, используемый в судоходных шлюзовых системах. При опускании щита он полностью перекрывает канал.
- Регулирующей. Основная функция подобных изделий — регулировка потока путем изменения сечения проходного отверстия.
- Запорно-регулирующей — комбинированной. В частности, к этой категории относятся вентили. Они рассчитаны как на полную остановку потока, так и на регулирование величины проходного отверстия. Что позволяет менять скорость движения жидкости, регулировать количество среды, проходящей через трубопровод в единицу времени.
- Отсечной. Запорная отсечная арматура позволяет отсекать аварийную ветку трубопровода, автоматически определяя ее прорыв по косвенному признаку — резкому падению давления. Установка таких предохранительных устройств позволяет заметно снизить тяжесть последствий аварий и уменьшить площади разлива топлива, других токсичных жидких сред.
Какая арматура относится к запорной или называется запорно-регулирующей, каково ее назначение определить по внешнему виду изделия не всегда возможно. В этом случае ориентируются на схемы. Они в обязательном порядке составляются для промышленных гидравлических систем. По обозначению можно понять, что является запорной арматурой, а что вентилем. Также по значку на схеме можно определить тип изделия: нормально открытый или нормально закрытый, для клапанов точкой указывается вход.
Классификация по конструкции
Существуют используемая инженерами классификация по типу конструкции — строению запорной арматуры, принципу работы, из чего она состоит: детали, особенности, как выглядит ее перекрывающий элемент:
- Шаровая. Запирающий элемент выполнен в форме шара с отверстием в центре. По диаметру оно близко к величине проходного отверстия трубы. При повороте на 90° ось отверстия совпадает с центром потока. Кран открыт. При втором повороте на 90° ток перекрывается. Наиболее распространенный вид изделий — шаровый кран. Напомним, что является запорной арматурой. Несмотря на то, что шаровой кран похож на вентиль, регулировать движение рабочей среды с его помощью не рекомендуется. Сложно предсказать возникающие эффекты кавитации и прочие негативные процессы при частичном закрытии проходного отверстия.
- Клиновая или клиновидная. Запирающий элемент имеет форму клина. Это плоский прямоугольный щит с уменьшающейся к нижней части толщиной. Действие клиновидной запорной арматуры состоит в перекрытии потока при полном опускании перекрывающего элемента в жидкость и вхождение его в контакт с седлом — рамой из металлических направляющих и уплотнителя. Преимущество клиновидного элемента — он способен эффективно разделять среду и обеспечивать герметичное закрытие трубы. Например, при транспортировке жидкости с неабразивными загрязнениями или сыпучих материалов: цемент, строительные смеси.
- Ножевая. Эти виды трубопроводной запорной арматуры комплектуются перекрывающим элементом с ножом в нижней части. Если клиновидная задвижка раздвигает среду, то ножевая способна разрезать волокна и другие загрязнения. Что позволяет исключить неплотное прилегание нижней грани перекрывающего элемента к уплотнителю и гарантирует герметичность перекрытия. Ножевые изделия используются в целлюлозно-бумажной промышленности, канализационных системах.
- Поворотно-дисковые. Перекрывающий элемент — диск. Это объясняет, почему такая запорная арматура используется на круглых трубопроводах. Диаметр диска совпадает с размером проходного сечения трубы. Элемент закреплен на оси, перпендикулярной потоку. Он поворачивается с помощью ручки. В закрытом положении диск входит в контакт с уплотнением в седле. В открытом, после поворота ручки на 90°, элемент становится параллельно потоку и создает минимальное гидравлическое сопротивление.
По определению трубопроводная запорная и запорно-регулирующая арматура — это изделие, которое предназначено для установки на трубопроводы и газопроводы из круглых труб. Поэтому иногда она комплектуется фланцами. Они облегчают монтаж в разрез трубопровода.
Материалы для изготовления запорной арматуры производители подбирают так, чтобы обеспечить долгий срок службы и надежность. Используется прочная углеродистая сталь, нержавейка, чугун и так далее. Перекрывающие элементы также изготавливаются из материалов, устойчивых к коррозии. В некоторых изделиях дополнительно наносится прорезиненное покрытие — для повышения герметичности соединения с седлом и уменьшения уровня посторонних шумов при работе.
Регулировка запорной арматуры после установки обычно не требуется из-за сравнительно простой конструкции. Особенно в изделиях с ручным приводом. Но проводится регулярный осмотр задвижек, кранов, проверка их работоспособности.
Если не повторять цикл открытия / закрытия с определенной периодичностью, механизм может заклинить. Связано это с коррозионными процессами и химическим взаимодействием материалов и металлов в месте контакта.
Классификация по типу привода
- Ручная. В изделии предусмотрена ручка или штурвал для управления перекрывающим элементом силами рук человека. Преимущество этого вида — отсутствие необходимости подвода электропитания или пневмопривода. Ограничение — невозможность привести в движение вручную массивные и находящиеся под высоким давлением задвижки. Частично проблема решается установкой гидравлического механизма или редуктора.
- Электрическая. Получила широкое распространение благодаря удобству удаленного управления. Задвижки с электроприводом могут открываться/закрываться по команде диспетчера, автоматики шкафов управления, компьютерного программного обеспечения.
- Пневматическая. В изделиях предусмотрено два входных патрубка, которые подключаются к пневмоприводам. При подаче сжатого воздуха в один из них происходит открытие задвижки. При подаче в другой — закрытие. Пневматический привод, как и электрический, может активироваться удаленно. Что позволяет использовать подобные завижки в распределенных гидравлических системах с централизованным управлением.
Запорная арматура — распространенные варианты исполнения, устройство
Приведенные ниже типы описания изделий — это запорно регулирующая арматура для трубопроводов, которая предназначена для работы в системах водоснабжения, отопления, канализации, очистных сооружениях и в других инженерных системах. Поэтому они востребованы на большинстве промышленных объектов и используются в жилищно-коммунальной сфере.
Щитовой затвор
Характеристики и применение щитовых затворов могут в значительной степени зависеть от типа объекта, для которого они изготовлены. В частности, это оборудование используют для управления потоком в судоходных каналах. В этом случае его ширина может достигать 6 метров и более.
Общими элементами щитовых затворов всех исполнений являются:
- Несущая рама. Изготавливается из прочных стальных профилей. Принимает и нагрузку, создаваемую массой перекрываемого потока жидкой среды, и передает ее на боковые стенки канала.
- Рабочая часть. Представлена прочным щитом, подвижно закрепленным в пазах рамы. Двигается перекрывающий элемент перпендикулярно направлению потока рабочей среды.
- Силовой механизм. Используется для поднятия / опускания щита. Может оснащаться гидравлическим механизмом, электроприводом. Небольшие по размерам модели поднимаются и опускаются вручную.
Поворотный дисковый затвор
Конструкцию и назначение этой арматуры для трубопроводов удобно рассмотреть на примере простейшей модели, управляемой ручным приводом. Перекрывающий элемент — диск, закрепленный на поворотной оси, перпендикулярной потоку.
При открытом положении диск становится в плоскости, параллельной прямому току жидкой среды. Он создает небольшое гидравлическое сопротивление. Но оно пренебрежимо мало. При повороте ручки на 90° диск входит в контакт с уплотнительным кольцом, расположенным на внутренней стенке корпуса. Поток надежно перекрывается.
Двухстворчатый клапан
Принцип действия и конструкция предохранительной запорной арматуры использует силу упругости пружин, усиленную гравитацией — при установке в восходящих гидравлических системах. Перекрывающий элемент представляет собой два полудиска, закрепленных на одной оси.
В открытом состоянии половинки дисков из нержавеющей стали или иного металла отогнуты к центру под влиянием давления, создаваемого жидкой средой. Поэтому открывается клапан автоматически. При прекращении тока в прямом направлении давление потока снижается и становится меньше силы упругости пружин лепестков клапана. Арматура закрывается. Двухстворчатый клапан предотвращает течение жидкости в обратном направлении.
Канализационный обратный клапан
Предназначение и применение запорной арматуры этого вида заключено в названии. Устанавливаются такие клапаны в системах канализации. Конструкция включает перекрывающий элемент в форме диска. Он закреплен в одной точке на внутренней стороне корпуса. Проходное отверстие эквивалентно сечению трубы.
Основное, разрешенное, направление потока обозначено стрелкой на внешней стороне корпуса. При таком течении жидкость прижимает перекрывающий элемент к стенке. Благодаря своим конструктивным особенностям он имеет минимальное гидравлическое сопротивление. При падении давления в прямом направлении диск опускается в седло под действием гравитации и/или под весом столба жидкости над ним. Для эффективной работы канализационный обратный клапан устанавливается в вертикальных восходящих трубах.
Задвижки
Задвижки — запорно-регулирующая трубопроводная арматура, предназначенная для перекрытия потока с помощью плоского перекрывающего элемента клиновидной и ножевой формы. Применяются в водоснабжении, промышленных гидравлических системах.
Аналогичные по принципу работы изделия находят применение в воздуховодах вентиляции, дымоходов. С поправкой на особенности применяемых в них материалов и уплотнителей. Пример — запорно-регулирующая арматура газопровода.
Изделия с перекрывающей деталью с ножом в нижней части получили собственное название — шиберные задвижки. Они имеют ряд преимуществ при установке в канализационных, промышленных очистных сооружениях перед клиновидными — так как могут разрезать волокна различной природы.
Щит движется в плоскости, пересекающей направление потока под прямым углом. В изделиях, которые управляются вручную, задвижка опускается с помощью вращения штурвала. В массивных моделях дополнительно устанавливается гидравлический механизм. Также есть модели с пневматическим и электрическим приводами.
Изделия, предназначенные для установки на круглые трубы, комплектуются фланцами. Что позволяет устанавливать их в разрыв трубопроводов с использованием сварки или иных методов соединения, осуществлять замену вышедших из строя элементов трубопроводной арматуры. Применение фланцев облегчает обслуживание гидравлических систем.
Автор статьи:
инженер отдела продаж Алексей Бочкарев