Раздел четвертый ВЫБОР

ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Г лава 19

ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ

19.1. Выбор типа арматуры

Правильный выбор арматуры создает предпосылки для работы оборудования без перерывов для внепланового ремонта и замены арматуры. Значение этого фактора велико, так как при установке арматуры, ие соответствующей условиям работы, в ряде случаев она выходит из строя через одип-два месяца (коррозионные среды), в то время как при правильном выборе изделие может работать в тех же условиях более двух-трех лет без капитального ремонта, В связи с этим выбор арматуры является ответственным этапом проектирования трубопроводной системы, поскольку часто безотказность и долговечность арматуры определяют собой безотказность и долговечность всей системы. В результате выбора должны быть установлены конструкции, в оптимальной степени удовлетворяющие всем техническим и экономическим требованиям, предъявляемым к арматуре. Выбор должен проводиться на основе тщательно подготовленных и четко выявленных технических данных, определяющих требуемые параажтры.

Первым этапом является установление возможности использования арматуры, серийно выпускаемой заводами, и лишь при отсутствии требуемой конструкции в номенклатуре серийной промышленной арматуры подготавливаются данные для ее проектирования и изготовления по отдельному заказу. В результате выбора должен быть установлен объект - конструкция арматуры, удовлетворяющая поставленным техническим требованиям и обеспечивающая надежное и длительное функционирование системы нли установки, на которой будет использоваться арматура.

Конструкцию и материал деталей арматуры следует выбирать в зависимости от назиачення арматуры, свойств транспортируемой среды, температуры и давления по ГОСТам, каталогам, справочникам и нормалям заводов-изготовителей.

На трубопроводах, транспортирующих продукты с токсичными свойствами, горючие и активные Газы и лаковоспламеняющиеся Жидкости, рекомендуется применять арматуру, специально предназначенную для этих продуктов в заданных рабочих условиях. Для указанных сред допускается применение арматуры общего назначения только при условии соответствия ее конструкции и материалов условиям надежной и безопасной работы. На трубопроводах для высокоагрессивных сред и сред, которые могут быть испорчены от соприкосновения с металлом, а также для продуктов пищевой и фармацевтической промышленности, допускается использование арматуры из коррозиоиностойких сталей, неметаллических материалов или из чугуна и стали с внутренним антикоррозионным защитным покрытием. Арматура с корпусами из бронзы или латуни используется только для продуктов с физико-химическими свойствами, ие допускающими применения черных металлов.

Полные перечни конструкций арматуры для работы в различных условиях приводятся в специальных каталогах. Следует иметь в виду, что промышленностью ежегодно осваиваются новые конструкции и снимаются с производства устаревшие, поэтому при выборе арматуры с использованием данных, приведенных в каталогах, необходимо провести дополнительную проверку для подтверждения того, что изготовление требуемой арматуры предусмотрено промышленностью. Для этой цели ЦКБА ежегодно выпускаются номенклатурные перечни изготовляемой арматуры с указанием объема выпуска и завода-изготовителя.

Характеристики арматуры можно разделить на эксплуатационные и конструкционные. Первые определяют собой основные эксплуатационные свойства арматуры и область ее применения, вторые - особенности конструкции, оказывающие влияние на методы монтажа, ремонта, ухода и т. д.

К эксплуатационным (функциональным) характеристикам относятся класс арматуры (запорная, регулирующая, предохранительная и т. д.), тнп изделия (вентиль, задвижка), материал основных деталей, привод и т. п., к конструкционным - строительная длина и строительная высота арматуры, тип присоединительных патрубков (фланцы, муфты, штуцеры, цапки, патрубки под приварку), тип уплотнительных колец (без колец, кольца запрессованы, на резьбе, кольца с наплавкой и пр.) и др. В некоторых случаях эксплуатационные и конструкционные характеристики взаимно связаны и не могут быть четко отделены друг от друга. Так, например, наличие сальника или сильфона непосредственного влияния на работу арматуры не оказывает, но снльфон, ограничивая ход шпинделя и число циклов срабатывания, в то же время избавляет обслуживающий персонал от необходимости периодически подтягивать сальник.

В общем виде порядок выбора арматуры может быть следующим.

1. Уточняется назначение и определяются условия работы арматуры - среда, температура, давление и т. д.

2. Определяется условный диаметр прохода присоединительных фланцев.

3. Уточняется метод управления арматурой - ручным приводом, электро-, приводом, дистанционным приводом, электромагнитным приводом, пневмо-или гидроприво м.

4. На основе подготовленных данных выбирается материал, корпусных деталей - серый чугун, ковкий чугун, углеродистая сталь, коррознонностойкая-сталь, бронза и др.

5. Выбирается класс арматуры (запорная, регулирующая, предохранительная и т. д.).

6. Назначается тип арматуры (вентиль, кран, задвижка, регулирующий или предохранительный клапан н др.).

7. Уточняется условный диаметр прохода и диаметр отверстия в седле, для чего устанавливается допустимое гидравлическое сопротивление, коэффициент пропускной способности, расходная характеристика и т. п.

8. С использованием данных о номенклатуре выпускаемой арматуры и данных каталогов выбираются соответствующие изделия.

9. Определяются геометрические параметры выбранной арматуры (строительная длина, строительная высота, тип и размеры фланцев, размеры и число болтов и т. д.).

10. Проверяются параметры выбранной арматуры и соответствие их заданным условиям работы. -

Для выбора арматуры должны быть известны следующие данные:

1) назначение арматуры, условия эксплуатации и способы управления;

2) свойства рабочей среды, рабочее давление, рабочая температура, коррозионные свойства, вязкость среды;

3) требования к гидравлическим характеристикам арматуры, пропускная Способность, расходная характеристика, класс герметичности и т. д.;

4) монтажные и габаритные требования: условный диаметр прохода, способ присоединения к трубопроводу, ограничения габаритные или по массе и т. д.;.

5) возможные дополнительные требования в отношении надежности, долговечности, взрьшозащйщенности привода и др.

Условный диаметр прохода в подавляющем большинстве случаев бывает Равен диаметру прохода трубопроводов, но для регулирующих клапанов, если

не требуется их полнопроходность, диаметр прохода может быть меньше диаметра трубопровода, и в этом случае они выбираются по пропускной способности. По пропускной способности выбирается и размер предохранительного клапана. При выборе регулирующего клапана необходимо выявить, какая в данном случае требуется пропускная характеристика. Если характеристики плунжеров, выпускаемых серийно (линейная н равнопроцентная), не могут удовлетворить требованиям эксплуатации, то плунжеры рассчитываются и изготовляются по заданным условиям.

При установке запорной арматуры на трубопроводе, через который осуществляется большой расход среды, предпочтение следует отдавать конструкциям с малым гидравлическим сопротивлением: задвижкам, кранам, заслонкам, прямоточным вентилям. Для концевых запорных устройств или для арматуры, находящейся в постоянно закрытом положении, коэффициент гидравлического сопротивления обычно не имеет значения, и здесь могут быть использованы вентили (для диаметра прохода Dy < 200 мм).

Применение общепромышленной арматуры для работы на загрязненных средах рекомендуется ограничивать пределом концентрации механических примесей в 25 мг/л при размере частиц до 0,07 мм.

Сильфонные вентили устанавливаются на трубопроводах и установках с взрывоопасными, пожароопасными, токсичными или особо чистыми средами, а также при требованиях вакуумирования системы.

Для передвижных установок (цистерны) общепромышленную арматуру применять не рекомендуется, так как она ие предназначена для работы в условиях действия вибраций.

Герметичность запорного органа арматуры обеспечивается тщательной пригонкой затвора к седлу. Если материал этих деталей коррозионно устойчив по отношению к рабочей среде, уплотнительные кольца выполняются заодно с деталью; в противном случае уплотнительные кольца делаются вставными (или наплавленными) из соответствующего материала: латуни, бронзы, коррозионно-стойкой стали, стеллита, фторопласта, резины и т. д. Классы герметичности установлены по ГОСТ 9544-75.

Повышенные требования в отношении герметичности предъявляются к арматуре, работающей на линиях с горючими, токсичными, пожаро- и взрывоопасными средами, для которых конструкция и качество изготовления арматуры должны обеспечивать требуемый класс герметичности.

Ручное управление арматурой используется лишь при редком ее срабатывании. В случаях частого использования арматуры, необходимости механизации или автоматизации управления производственными процессами, быстрого открытия и закрытия арматуры в опасных условиях или аварийных случаях применяются электрические, пневматические или гидравлические приводы с местным либо дистанционным управлением арматурой. Арматуру с электроприводами не рекомендуется устанавливать на открытых площадках, а также в колодцах с повышенной влажностью и периодически затапливаемых. Электроприводы используются при температуре окружающего воздуха до -40° С.

Крепление арматуры к трубопроводу наиболее часто обеспечивается применением фланцевых соединений, которые допускают быструю замену арматуры для ремонта или замены изношенных деталей. Тип фланцевого соединения и материал прокладки выбирают в зависимости от условий работы арматуры, давления, температуры и коррозионных свойств среды. В трубопроводах малого диаметра прохода (Dy <: 80 мм) распространены резьбовые соединения. Резьбовое соединение требует минимального количества присоединительных элементов, обеспечивает малые металлоемкость и массу, а также простоту конструкции. В связи с этим оно используется во всех случаях, где это соединение допустимо. Однако область его применения ограничена рядом недостатков, к которым относятся следующие: трудность демонтажа арматуры, установленной на трубопро воде, в связи с необходимостью свинчивания отрезка трубы, штуцера или самой арматуры; возможность образования неразъемного соединения в связи с коррозией соприкасающихся в резьбе поверхностей; сложность изготовления резьб больших диаметров и их недостаточная прочность при высоких давлениях; необходимость приложения большого крутящего момента прн сборке резьбового со-