Мир запорной арматуры: классификация, функции и технологические тенденции

Что такое запорная арматура

Запорная арматура — это устройства, предназначенные для перекрытия потока жидкой, газообразной или сыпучей среды. В том числе находящегося под высоким давлением. Кроме этой 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 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 назначению ​

По тому, с какой целью применяется запорная арматура, она может быть:

• Запорной. Эти изделия служат только для 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 этих изделий — регулировка потока путем изменения сечения проходного отверстия. Устанавливаются они вместе с запорной арматурой.
• Запорно-регулирующей — комбинированной. В частности, к этой категории относятся вентили. Эти изделия рассчитаны как на полное перекрытие 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 используемые 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 этих изделий — шаровый кран. Напомним, что он входит в перечень запорной арматуры. Несмотря на внешнюю схожесть с вентилем, регулировать поток шаровым краном не рекомендуется. Сложно предсказать возникающие эффекты кавитации и прочие негативные процессы при частичном закрытии проходного отверстия. Поэтому шаровый кран — это запорная арматура.
• Клиновая или клиновидная. Запирающий элемент имеет форму клина. Это плоский прямоугольный щит с уменьшающейся к нижней части толщиной. Принцип действия запорной арматуры этого типа 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 перекрытие 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. Это 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 для круглых трубопроводов. 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 уплотнителем 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 трубопровод и газопровод из круглых труб. Поэтому иногда она комплектуется фланцами. Это позволяет облегчить 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 выполняются из материалов, устойчивых к коррозии. В некоторых изделиях дополнительно наносится прорезиненное покрытие. Это повышает герметичность соединения с седлом и уменьшает уровень посторонних шумов при работе.

Регулировка запорной арматуры после установки обычно не требуется. Это объясняется сравнительной простотой 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

По типу привода — способу, который применяют для перекрытия запорной арматуры, выделяют следующие виды:

• 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 этих 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 эти задвижки в распределенных гидравлических системах с централизованным управлением.

Распространенные варианты исполнения

Приведенные ниже типы описания изделий — это запорно регулирующая арматура для трубопроводов, которая предназначена для работы в системах водоснабжения, отопления, канализации, очистных сооружениях. Поэтому они востребованы на большинстве промышленных объектов и используются в жилищно-коммунальной сфере.

Щитовой затвор ​

Характеристики и применение запорной арматуры этого типа могут в значительной степени зависеть от типа объекта, для которого они изготовлены. В частности, его применяют для управления потоком в судоходных каналах. В этом случае 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. В этом виде изделий представлена прочным щитом, подвижно закрепленным в пазах рамы. Двигается перекрывающий элемент перпендикулярно направлению потока.
• Силовой механизм. Используется для поднятия/опускания щита. Может оснащаться гидравлическим механизмом, электроприводом. Небольшие по размерам модели поднимаются и опускаются вручную.

Поворотный дисковый затвор

Устройство 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 этой 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 действием 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. Предохранительный 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. Он не создает гидравлического сопротивления. 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 ​

Эта запорно-регулирующая трубопроводная арматура предназначена для перекрытия потока с помощью плоского перекрывающего элемента клиновидной и ножевой формы. Применяются в водоснабжении, промышленных гидравлических системах.

Аналогичные по принципу действия 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 с ручным приводом 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. Это позволяет устанавливать их в разрыв трубопроводов с использованием сварки или иных методов соединения, осуществлять замену вышедших из строя элементов арматуры. Что облегчает обслуживание гидравлических систем.

Автор статьи Александр Шихов

Мир запорной арматуры: классификация, функции и технологические тенденции

Революция в области запорной арматуры: от традиционных устройств к современным инновациям

Запорная арматура — это ключевой элемент в системах промышленного и гражданского строительства, который обеспечивает контроль над процессами перекачивания и регулирования различных рабочих сред. Она представляет собой обширный класс устройств, включающих в себя широкий диапазон вентилей, кранов, заслонок и других элементов. Эти устройства предназначены для выполнения различных функций, таких как открытие, закрытие или регулирование потока жидкостей, газов, паров или сухих веществ в трубопроводных системах.

Эффективность запорной арматуры играет решающую роль в обеспечении безопасности и надежности любого процесса, связанного с транспортировкой материалов. От правильного выбора и установки этих устройств зависит способность системы к бесперебойной работе, а также степень ее защиты от возможных утечек и аварий. Несмотря на кажущуюся простоту, область запорной арматуры — это сложное и многоаспектное поле знаний, требующее глубокого понимания технических характеристик и принципов работы различных устройств, об этом мы решили поговорить со специалистами из https://uks-group.com.ua/ — компания как раз является экспретом в мире запорной арматуры.

Основные устройсвта семейства запорной арматуры

Запорная арматура включает в себя множество различных устройств, каждое из которых имеет свое предназначение и особенности конструкции. Вот некоторые из наиболее распространенных типов:

1. Запорные вентили (задвижки): используются для полного блокирования потока рабочей среды в трубопроводе. Они обеспечивают низкое гидравлическое сопротивление и способны выдерживать высокие давления.
2. Регулирующие вентили: используются для регулирования объема и скорости потока рабочей среды.
3. Обратные клапаны: предотвращают обратное движение рабочей среды в трубопроводе. Они автоматически открываются при определенном направлении потока и закрываются, когда поток меняет направление.
4. Краны (шаровые, плунжерные): обычно используются для быстрого открытия и закрытия потока. Они имеют долгий срок службы и хорошую герметичность.
5. Заслонки (бабочковые вентили): это устройства с низким гидравлическим сопротивлением, которые используются для регулирования потока. Они легкие, экономичные и могут быть установлены на больших диаметрах трубопроводов.
6. Дроссельные заслонки: они используются для точного регулирования потока в трубопроводе.
7. Седловые краны: они применяются для отключения отдельных участков трубопроводной системы без прекращения работы всего объекта.
8. Ротационные затворы: они предназначены для перекрытия и регулирования потока газообразных и жидких сред в трубопроводах.
9. Предохранительные клапаны: они используются для автоматического снижения давления в системе, когда оно достигает предопределенного предельного значения.
10. Редукторы давления: Они автоматически регулируют давление рабочей среды до заданного значения, не зависимо от колебаний входного давления.

Каждый тип запорной арматуры имеет свои особенности конструкции и принципа работы, и выбор конкретного устройства зависит от многих факторов, включая тип рабочей среды, температуру, давление, и требования к безопасности и эффективности.

На смену надежной классике приходян инновации

Инновации играют важную роль в развитии запорной арматуры, поскольку они помогают улучшать эффективность, безопасность и надежность применяемых устройств. Последние годы характеризуются значительным прогрессом в этом направлении. Ниже приведены некоторые из наиболее заметных инноваций:

Умная запорная арматура: Устройства с IoT (Internet of Things, «интернет вещей») технологиями, которые позволяют осуществлять дистанционный контроль и мониторинг состояния арматуры. Такие системы позволяют своевременно реагировать на изменения в работе устройств, прогнозировать необходимость их обслуживания, тем самым увеличивая продолжительность их работы и уменьшая риск аварий.

• 3D-печать — использование этой технологии для производства запорной арматуры позволяет значительно сократить время производства и уменьшить стоимость устройств. Благодаря этой технологии возможно создание запорных устройств с уникальными характеристиками и нестандартными размерами.
• Новые материалы — использование композитных материалов, коррозионностойких сплавов и усовершенствованных покрытий позволяет увеличить срок службы арматуры, улучшить ее надежность и устойчивость к агрессивным рабочим средам.
• Улучшенные уплотнения — разработка новых типов уплотнений и прокладок помогает улучшить герметичность устройств, уменьшить риск утечек и аварий.
• Энергоэффективность — улучшенные конструкции и материалы помогают уменьшить энергопотребление устройств, делая их более эффективными и экологически устойчивыми.
• Автоматизация и роботизация — применение роботов для выполнения сложных и опасных работ, связанных с обслуживанием и ремонтом запорной арматуры, увеличивает безопасность и эффективность этих процессов.

Применение этих и многих других инноваций позволяет создавать запорную арматуру нового поколения, отвечающую самым высоким требованиям качества, безопасности и эффективности.

В заключение

В области запорной арматуры наблюдается постоянное развитие и инновации, поскольку они играют ключевую роль в промышленности и гражданском строительстве. От простых кранов до сложных регулирующих и обратных клапанов, запорная арматура обеспечивает эффективное и безопасное перемещение различных рабочих сред по трубопроводам. Эти устройства необходимы в широком спектре областей, включая водоснабжение, нефтехимическую промышленность, энергетику и многие другие.

Современные технологии и инновации, такие как Интернет вещей, 3D-печать и новые материалы, оказывают значительное влияние на индустрию запорной арматуры. Они улучшают эффективность и надежность устройств, а также позволяют сократить затраты и энергопотребление. Исходя из быстрого темпа технологического прогресса, можно с уверенностью предположить, что индустрия запорной арматуры продолжит свое развитие, внося вклад в улучшение безопасности и эффективности инфраструктурных систем.

Источник https://www.vzlet-omsk.ru/rekomendatsii/zapornaya-armatura/chto-takoe-zapornaya-armatura

Источник https://www.brd24.com/article/a-85068.html