Потоками сред внутри трубопроводов управляют с помощью специальной арматуры. Изначально регулируемая запорная арматура входит в категорию регулирующих устройств, позволяет перекрыть поток полностью или изменить его характеристики за счет уменьшения/увеличения проходного сечения.
Многообразие конструктивных решений запорно регулирующей арматуры обусловлено не одинаковыми требованиями для разных типов регулирования. Например, арматура может срабатывать при изменении химического состава, температуры, давления и прочих параметров среды.
Разновидности запорно-регулирующей арматуры
Чтобы регулировать любой параметр среды, необходимо получать постоянно обновляющиеся сведения о нем, поэтому арматура бесполезна без датчиков, измеряющих температуру, давление и прочие характеристики. С другой стороны, для максимального быстродействия запорного регулирующей арматуры необходима автоматизация процесса.
В своей категории арматура имеет несколько модификаций – клапаны, регуляторы, модифицированные задвижки, краны и заслонки, позволяющие, не только отсечь поток, но и корректировать его величину. Конструкция запорно регулирующей трубопроводной арматуры не одинаковая:
- поворотно-дисковая – ограниченная область применения из-за чувствительности к скачкам давления;
- шиберно-ножевая – однодисковые или двухдисковые;
- клиновая – широкая область использования вследствие простой конструкции и высокого эксплуатационного ресурса;
- шаровая – с металлическим седлом, промышленная, трехходовая и высокого давления;
- седельная – котловые продувки, клапаны ВД, регулирующие, сильфонные, угловые и сальниковые.
В разрыв трубопровода запорно регулирующую арматуру монтируют на резьбе, сваркой, муфтами либо фланцами на болтах.
Клапаны
В конструкцию клапана заложен элемент золотник, перемещающийся под прямым углом к направлению потока среды. Клапанная арматура со штоком работает от электрического, пневматического или гидравлического привода. При наличии у клапанной арматуры резьбового шпинделя регулирование производится вручную или электромотором.
Смесительные клапаны
Основным отличием регулирования у этого типа арматуры является смешивание нескольких потоков одним плунжером, управление с помощью пневматического или электрического привода. Датчики измеряют параметр рабочей среды трубопровода, при его критическом изменении приводят в действие смесительный клапан.
Регулирующие клапаны
Самой популярной считается клапанная арматура регулирующей конструкции без возможности перекрытия внутреннего сечения трубопровода. По конструкции арматура этого типа имеет отличия:
- трехходовые смесители имеют два входных и один выходной патрубок;
- угловая арматура перенаправляют поток под прямым углом относительно предыдущей магистрали;
- проходная арматура монтируется в разрыв прямолинейных участков трубопровода.
Классифицируется регулирующий клапан по типу внутреннего узла:
- золотниковая арматура;
- двухседельный клапан;
- мембранная арматура;
- клеточный клапан;
- односедельная модификация.
В контуры технологического оборудования и магистральные трубопроводы эти запорно регулировочные клапаны устанавливаются с дублерами привода и позиционерами. Мембранный узел внутри позиционера избавляет клапан от запаздывания, снижает гистерезис на 2%, повышает ресурс плунжера и уплотнения.
Запорно-регулирующие клапаны
Плунжер этой арматуры имеет сложную конструкцию – уплотнительную поверхность на площади контакта с седлом и профилированную часть для регулировки потока. Для разных сред корпус запорно корректирующего клапана изготавливается из неодинаковых конструкционных материалов – латунь/медь, легированная сталь, чугун и нержавейка.
Из-за особенностей конструкции управлять штурвалом запорно-регулирующей арматуры большого диаметра невозможно физически. Поэтому в трубопроводах от 150 мм применяют модификации арматуры с электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом.
По аналогии с регулирующей арматурой запорно-корректирующий клапан имеет несколько вариантов исполнения:
- седельный – 1 седло для трубопроводов диаметром в пределах 150 мм, 2 седла в магистралях до 300 мм с давлением не более 6,5 МПа;
- клеточный – запорный узел состоит из полого перфорированного поршня, перемещающегося внутри направляющего аппарата;
- мембранный – затвор из фторопласта или резины, управляется только пневмо- или гидроприводом;
- золотниковый – самая простая конструкция, минимальные усилия на штурвале, возможно ручное управление клапанов большого диаметра;
- шаровый – высокая надежность, вариабельность типа привода, отсутствие позиционеров.
Золотниковый клапан фактически является краном по принципу действия, но отличается по конструкции.
Регуляторы
Задвижки и клапаны приводятся в действие приводом после получения информации о необходимости корректировки параметров среды от датчиков. А регуляторы прямого действия объединяют в себе функционал нескольких устройств:
- сами контролируют среду внутри трубопровода;
- являются энергонезависимыми механизмами;
- срабатывают самостоятельно, восстанавливая значение контролируемой характеристики.
В категориях защитной и предохранительной арматуры имеются аналоги регуляторов прямого действия – обратные клапаны и предохранительные клапаны, соответственно.
Регуляторы уровня
Устанавливается регулирующая арматура этого типа исключительно в сосудах и резервуарах. Управляются запорные регуляторы поплавком, отслеживающим изменение уровня внутри емкости:
- регулятор перелива выпускает избыточное количество среды;
- регулятор питания обеспечивает наполнение резервуара до требуемого количества.
В этой арматуре регулирующие уровень среды поплавки соединяются с затвором штоком или рычагом. Существуют варианты для монтажа внутри резервуара или снаружи, в поплавковой камере по принципу сообщающихся сосудов с одинаковым уровнем.
Регуляторы давления
Эта регулирующая арматура прямого действия имеет следующий алгоритм:
- система приводится в равновесие задатчиком;
- значение потока и номинального давления являются постоянными величинами;
- при нарушении любого значения сдвигается затвор, восстанавливается равновесие.
Основана регулировка на законах гидравлики, термодинамики, дополнительных датчиков, позиционеров и приводов здесь не требуется.
Задвижки электроприводные
Существует несколько вариантов исполнения запорно-регулировочной арматуры этого типа:
- два диска с круглой профильной частью внутри седел;
- шибер между двумя седлами, подпружиненная пята заплечиков;
- по бокам шибера имеются направляющие пазы, пружина вынесена из рабочей среды наружу.
В первом варианте невозможно обеспечить высокий ресурс и надежность. При наличии в среде сторонних включений диски будут подвергаться интенсивному износу. Во втором случае кроме описанной проблемы шпиндель создает осевые реактивные и прямые силы, снижающие точность перемещения шибера.
Последнее конструкционное решение обеспечивает максимальную герметичность, ремонтопригодность и эксплуатационный ресурс арматуры.
Заслонки с электро и пневмоприводом
Обозначается регулирующая заслонка с возможностью корректировки потока буквами ЗР и дополнительным словосочетанием ПР. Установка арматуры производится исключительно фланцами, без муфт и приварки. Шпиндель расположен внутри рабочей среды, что изначально снижает его ресурс из-за прямого контакта с агрессивной средой. В отличие от клапанов и задвижек регулирующая заслонка обладает гораздо большим эксплуатационным ресурсом:
- здесь отсутствуют зоны накопления механических примесей;
- нет интенсивного износа затворного узла;
- внутренний проход арматуры может быть меньше условного сечения клапана;
- конструкция максимально упрощенная;
- масса и габариты существенно меньше, чем у прочей арматуры запорно-регулирующего типа.
С другой стороны, зависимость приращения расхода от угла поворота шибера не линейная. При переводе из горизонтального положения гидросопротивление резко возрастает при малом угле открывании. И наоборот, при небольшом повороте от вертикального положения расход практически остается прежним.
Шаровые краны с тремя типами приводов
В данной категории арматура подразделяется на две модификации:
- только регулировочная без возможности полного перекрытия потока;
- запорно-регулирующая с перекрытием сечения трубопровода в крайнем положении.
При этом запорная версия шарового крана обеспечивает герметичность А класса, а регулирующая – В или С класса. Существуют шаровые краны с линейным и равнопроцентным расходом. В разрыв магистрали они монтируются сваркой, муфтами или фланцами.
Корпус изготавливается из полимерного материала (полиэтилен, полипропилен), композита или металла (сталь, латунь, медь). Эксплуатационный ресурс на регулировочно-запорные краны составляет 10 – 15 лет в зависимости от агрессивности среды.
Статья взята с нашего сайта: СтройНефтеГаз