Трубопроводные системы. Классификация технологических трубопроводных систем
Трубопроводный транспорт широко применяется на предприятиях нефтехимической, химической, нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой промышленности. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности стоимость трубопроводных систем составляет до 2530 % от общих затрат на технологическую установку, продолжительность их сооружения достигает 50 % от продолжительности строительства объекта. При проектировании на долю трубопроводов приходиться около 30 % всех трудозатрат От качества проектирования и сооружения трубопроводных систем в значительной степени зависят экономичность, надежность и безопасность эксплуатации технологических установок.
Технологические трубопроводные системы (ТТС) представляют собой сооружения для транспортировки жидких, газообразных, газожидкостных и содержащих твердые частицы продуктов от начального пункта-источника до конечного пункта-потребителя. В циркуляционных системах один и тот же аппарат может быть одновременно источником и потребителем.
Классификация ТТС приведена в табл. 12.1. К внутрицеховым относятся трубопроводы, соединяющие различные агрегаты и блоки установок. Межцеховые трубопроводы соединяют установки и цеха предприятия; к ним относятся также трубопроводы общезаводского хозяйства. По внезаводским трубопроводам на объект подают сырье, топливо и отводят продукты.
Таблица 13.1 - Классификация технологических трубопроводных систем
| Признаки классификации | Трубопроводные системы | |||||||||||||||||||
| Назначение трубопроводных систем | Продукто-проводы | Топлив-ные сис-темы | Системы инертного газа | Факельные системы | Линии тепло-, водо- и хладоснабжения | |||||||||||||||
| Расположение на объекте | Внутрицеховые | Межцеховые | Внезаводские | |||||||||||||||||
| Схема ТТС | Неразветв-ленные | Разветвлен-ные | Кольцевые | Комбиниро-ванные | ||||||||||||||||
| Агрегатное состояние перекачиваемой среды | Газ | Жид-кость | Пар | Газ-жид-кость | Газ-твердые частицы | Жидкость-твердые частицы | Газ-жид-кость-твердые частицы | |||||||||||||
| Свойства и параметры перекачиваемой среды | Группы: А, Б, В; категории: I, II, III, IV, V | |||||||||||||||||||
| Коррозионные свойства среды | Для неагрессивных и малоагрессивных сред | Для среднеагрессивных сред | Для высокоагрессивных сред | |||||||||||||||||
| Рабочее (условное) давление | Вакуум-ные р<0.1MПа | Безнапор-ные р=0.1MПа | Низкого давления 0,1 Мпа< <ру< <1,6 MПа | Среднего давления 1,6 Мпа  ру 10 MПа | Высокого давления ру< 1,6 MПа | |||||||||||||||
| Рабочая температура | Низкотемператур-ные (ниже -40 оС) | С нормальной температурой ( -40  450 оС) | Высокотемпера-турные (выше 450 оС) | |||||||||||||||||
| Тип изоляции | Без | С тепловой изоляцией | Антикор- | |||||||||||||||||
| изоля-ции | без обогрева | с обогревающими трубами-спутниками | с обогревающими рубашками | с электрообо-гревом | розионное покрытие, гидроизо-ляция | |||||||||||||||
| Наличие регулирующего устройства | Без регулирующего устройства | С регулирующим устройством | ||||||||||||||||||
| Источник движения потока | Насос | Компрессор | Эжектор | Аппарат с избыточным давлением | Нефтяные и газовые скважины | |||||||||||||||
Продолжение таблицы 13.1.
| Характер движения потока | Стационарный | Нестационарный | ||||
| Режим движения потока | Ламинарный | Критический | Турбулентный “смешанный” “квадратичный” | |||
| Реология жидкости | Ньютоновская жидкость | Неньютоновская жидкость | ||||
| Характер теплового процесса | Изотерми-ческий | Неизотермический адиабатный изоэнтальпийный политропный | ||||
| Способ прокладки | Надземный на опорах и эстакадах | Подземный в каналах в грунте | В помещении | |||
| Вид нагрузки | Со статистическими нгрузками | Со статистическими и динамическими нагрузками | ||||
В зависимости от физико-химических свойств и рабочих давлений и температур перекачиваемой среды технологические трубопроводы разделяют на группы и категории (табл. 12.2), которые указывают в проекте для каждого участка трубопровода с постоянными рабочими параметрами. Трубопроводы для сред с рабочей температурой ниже - 40 оС, равной или превышающей температуру самовоспламенения, а также не совместимых с водой или кислородом воздуха при нормальных условиях, следует относить к 1 категории. Для трубопроводов группы В можно принимать более ответственную категорию, если не допускаются перерывы в подаче транспортируемых по ним сред.
Для трубопроводов водяного пара при давлении более 0,07 МПа и горячей воды при температуре свыше 115 оС группу и категорию (табл. 12.3) определяют в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации пара и горячей воды” Госгортехнадзора РФ. Эти правила не распространяются на трубопроводы 1 категории с наружным диаметром менее 76 мм.
Трубопроводы из углеродистой стали по коррозионным свойствам перекачиваемой среды подразделяют следующим образом:
- для неагрессивных и малоагрессивных сред (скорость коррозии не превышает 0,1 мм в год);
- для среднеагрессивных сред (скорость коррозии составляет от 0,1 до 0,5 мм в год);
- для высокоагрессивных сред (скорость коррозии выше 0,5 мм в год).
Трубопроводы из легированных сталей подразделяют:
- для мало- и неагрессивных сред (скорость коррозии составляет до 0,1 мм в год);
- для агрессивных сред (скорость коррозии свыше 0,1 мм в год).
Таблица 13.2 - Группы и категории трубопроводов по СН 527-80
| Груп-па | Транспортиру-емые продукты | категории трубопроводов I II III IV V Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб, оС | ||||||||||
| А | Вредные: а) класса опасности 1 и 2 | Незави-симо | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| б) класс опасности 3 | Свы-ше 1.6 | Свы-ше 300 | До 1.6 | До 300 | - | - | - | - | - | - | ||
| Б | Взрыво- и пожароопасные: а) взрывоопасные вещества; горючие газы, в том числе сжиженные | Свы-ше 2.5 | Свы-ше 300 | До 1.6 | До 300 | - | - | - | - | - | - | |
| б) легковоспламеняющие-ся жидкости | Свы-ше 2.5 | Свы-ше 300 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 300 | До 1.6 | До 120 | - | - | - | - | ||
| в) горючие жидкости и вещества | Свы-ше 6.3 | Свы-ше 350 | Свы-ше 2.5, до 6.3 | Свы-ше 250 до 350 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 250 | До 1.6 | До 120 | - | - | ||
| В | Трудногорю-чие и негорючие | - | - | Свы-ше 6.3 | Свы-ше 350 до 450 | Свы-ше 2.5, до 6.3 | Свы-ше 250 до 350 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 250 | До 1.6 | До 120 | |
Примечания: 1. Группу и категорию следует устанавливать по параметру, которому соответствует более высокая группа или категория. 2. Класс опасности вредных веществ следует определять по ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-78, взрыво- и пожароопасность - по ГОСТ 12.1.004-76. 3. Вредные вещества класса опасности 4 следует относить: взрыво- и пожароопасные - к группе Б; негорючие - к группе В. 4. Параметры транспортируемого вещества следует принимать: рабочее давление - равным максимальному избыточному давлению, развиваемому источником давления (насосом, компрессором и т.п.), или давлению, на которое отрегулированы предохранительные устройства; рабочую температуру - равной максимальной положительной или минимальной отрицательной температуре транспортируемого вещества, установленной технологическим регламентом.
Таблица 13.3. Группы и категории трубопроводов по правилам Госгортехнадзора СССР
| Транспортируемые продукты | категории трубопроводов I II III IV Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа t раб, оС Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа tраб, оС | |||||||
| Пар водяной перег- ретый при давлении и температуре: а | Неза-висимо | Свы-ше 580 | До 3.9 | От 350 до 450 | До 2.2 | От 250 до 350 | От 0.07 до 1.6 | От 115 до 250 |
| б | Неза-висимо | От 540 до 580 | От 2.2 до 3.9 | До 350 | От 1.6 до 2.2 | До 250 | - | - |
| в | Неза-висимо | От 450 до 540 | - | - | - | - | - | - |
| г | Свыше 3.9 | До 450 | - | - | - | - | - | - |
| Пар водяной насыщенный: а | - | - | - | - | - | - | От 0.07 до 1.6 | От 115 до 250 |
| в | - | - | От 3.9 до 8.0 | Свы-ше 115 | От 1.6 до 3.9 | Свы-ше 115 | - | - |
| д | Свыше 8.0 | Свыше 115 | - | - | - | - | - | - |
| Горячая вода: б | - | - | - | - | - | - | До 1.6 | Свыше 115 |
| в | - | - | От 3.9. до 8.0 | Свы-ше 115 | От 1.6 до 3.9 | Свы-ше 115 | - | - |
| д | Свыше 8.0 | Свыше 115 | - | - | - | - | - | - |
Легированные стали применяют также при температуре среды ниже - 40 и выше 450 0С и для особо чистых веществ.
Трубопроводы и их элементы по условным проходам (номинальным внутренним диаметрам, в мм) разделяют следующим образом: 3; 6; (8); 10; (13); 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; (175); 200; 250; (275); 300; (325); 350; (375); 400; (450); 500; 600; (700); 800; (900); 1000; (1100); 1200; 1400; 1500; 1600.
Изделиями с условными проходами, указанными в скобках, пользоваться не рекомендуется.
Трубопроводы и их элементы подразделяют по избыточному условному давлению (МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100.
Запорная арматура
Запорная арматура служит для перекрытия трубопроводов в целях прекращения движения среды и открытия трубопровода для возобновления течения. Эти операции должны производиться без какой-либо разборки трубопровода. В известной степени запорная арматура допускает также регулирование величины потока. Однако оно недостаточно точно. Когда же требуется изменять расход потока среды с большой точностью, применяют специальную регулирующую арматуру.
Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием внешней силы от руки, электродвигателем, соленоидом, гидро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием транспортируемой среды.
Конструкция и материал запорной арматуры зависит от величины ее прохода, давления, температуры и физико-химических свойств передаваемой среды.
а) крана; б) вентиля; в) задвижки.
Рисунок 212 -Схемы действия запарной арматуры.
По характеру работы затвора приводная запорная арматура может быть подразделена на три резко отличающихся типа ( рисунок 212). В первом случае ( рисунок 212а) затвор (пробка) установлен в корпусе арматуры перпендикулярно ее оси и имеет сквозное отверстие. Открытие и закрытие прохода осуществляется путем поворота пробки на 900. При повороте пробка не перемещается вдоль вертикальной оси корпуса. Во втором случае ( рисунок 212б) открытие и закрытие прохода осуществляется с помощью золотника, движущегося перпендикулярно продольной оси потока и открывающего и закрывающего при этом отверстие, расположенное в перегородке, которое разделяет корпус на две части - входную и выходную. У задвижки ( рисунок 212в) затвор, имеющий форму клина или выполняемый в виде двух распираемых клином дисков, движется перпендикулярно продольной оси корпуса, изменяя сечение прохода.
Каждый из перечисленных типов запорной приводной арматуры имеет свою специфическую область применения, определяющую давлением, температурой и свойствами среды.
Краны
Чугунный проходной сальниковый кран изображен на рисунке 213. Пробка его плотно сидит в коническом отверстии корпуса. Цилиндрическая часть пробки проходит сквозь сальник и заканчивается “квадратом”, на который насаживается стальная (или из ковкого чугуна) рукоятка (ключ), - рисунок 214.
 |  |
| 1 - корпус; 2 - сальник; 3 - пробка; 4 - болт Рисунок 213 - Чугунный проходной сальниковый фланцевый кран. | Рисунок 214 -Ключ к крану. |
Болт, ввернутый в дно корпуса, служит для выжимания пробки, если она не проворачивается с помощью ключа при ослабленных болтах сальника. Сальник уплотняется набивкой из просаленного льна, асбестового шнура или другого материала, стойкого к действию транспортируемой среды.
 |  |
| 1 - пробка; 2 - корпус; 3 - сальник; 4 - болт. Рисунок 215 -Кран с паровым обогревом: | 1 - корпус; 2 - сальник; 3 - пробка; 4 - покрытие. Рисунок 216 - Чугунный гуммированный кран. |
Изготовляются также натяжные краны, в которых усилие, необходимое для уплотнения поверхностей корпуса и пробки, создается с помощью гайки, расположенной на нарезанном цилиндрическом конце пробки, проходящим сквозь донышко корпуса. Натяжные краны не могут обеспечить надлежащей герметичности при тех давлениях, которые обычно. требуются в условиях химического производства. Они применяются главным образом в тех случаях, когда давление в трубопроводе не превосходит сотых долей МПа.
Изображен-ный на рисунок 213 кран присоединяется к трубопроводу с помощью фланцев. Существуют также муфтовые краны с резь6ой на концах. Применяются они реже фланцевых.
Краны изготовляют не только из серого чугуна, но и из многих других материалов: высококремнистого чугуна, нержавеющих сталей, керамики, стекла, фарфора, пластмасс, графита.
На рисунке 215 показан кран с паровым обогревом, применяемый на трубопроводах, предназначенных для передачи легко застывающих продуктов. Корпус крана имеет паровую рубашку, сообщающуюся с приливами - фланцами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси прохода крана. Эти фланцы присоединяются к линиям пара и конденсата.
Чугунный кран для передачи коррозионно-активных сред (например, соляной и серной кислоты) показан на рисунке 216. Смачиваемые средой поверхности корпуса и пробки этого крана защищены слоем твердой резины (эбонита) или фаолита. Эти краны рассчитаны на давление 0,25 МПа (2,5 кгс/см2). Гуммированные краны применяют при температуре до 600С, фаолитированные - до 1000С.
 |  |
| 1,2 нажимные болты; 3 - углубление в корпусе; 4 - отверстие для стока просочившейся кислоты. Рисунок 217 - Керамиковый бронированный кран: | 1 - корпус; 2 - сальник; 3 - отверстие для смазки; 4 - пробка. Рисунок 218 - Кран с принудительной смазкой. |
Несколько отличается от описанных выше керамиковый кран, заключенный в чугунную оболочку ( рисунок 217). Этот кран не имеет сальника. Нажатие, необходимое для уплотнения пробки в корпусе, осуществляется нажимным болтом, ввернутым в верхнюю скобу. Перед каждым открытием крана этот болт ослабляют, а нижний болт слегка подтягивают, что облегчает поворот хрупкой керамиковой пробки. Чугунная оболочка крана состоит из двух частей, соединенных болтами. Пространство между керамиковым корпусом и оболочкой заполняется кислотоупорным составом.
Ввиду отсутствия сальника возможно просачивание среды из-под пробки наружу. Для предупреждения коррозии чугунной оболочки в заполнителе предусматриваются каналы, отводящие просачивающуюся среду в поддон, подвешиваемый под краном.
Пробку поворачивают за головку, имеющуюся в верхней ее части. Вследствие хрупкости керамики применять для этой цели какие-либо рычаги не разрешается.
Керамиковые краны устанавливают на кислотопроводах. Из-за недостаточной герметичности применение их следует ограничить легкими случаями эксплуатации (например, в безнапорных трубопроводах).
1 - корпус; 2 - сальник; 3 - пробка.
Рисунок 219 - Трехходовой фланцевый кран.
На рисунке 218 изображен кран с принудительной смазкой. Эти краны, в отличие от ранее рассмотренных, имеют на конических поверхностях систему канавок, заполненных смазкой. Смазка подается в канавки из центрального канала пробки, снабженного нарезкой, в которую ввинчивается нажимной винт. Центральный канал сообщается со сквозным радиальным отверстием, просверленным в теле пробки на уровне верхней канавки корпуса. При завинчивании нажимного винта смазка проходит в верхнюю кольцевую канавку пробки, а по ней - в нижнюю кольцевую канавку и далее в полость под пробкой. При повороте пробки на 900 смазка равномерно распределяется по уплотняющим поверхностям пробки и корпуса. Смазка, проникая между уплотняющими поверхностями, обеспечивает их плотность при сохранении легкого хода пробки. Если все же произойдет заедание пробки, то подвертыванием нажимного винта увеличивают давление смазки в нижней полости, вследствие чего пробка несколько приподнимается и заедание устраняется. Имеющийся в центральном канале пробки стальной шарик играет роль обратного клапана, не допуская проникновения среды через канал наружу при удалении нажимного винта во время заполнения канала свежей смазкой. Упругая шайба, помещенная между пробкой и набивкой сальника, обеспечивает осевое перемещение пробки при нагнетании смазки упорным винтом.
Все описанные ранее краны носят название проходных. В них направление движения среды совпадает с продольной осью корпуса. В трехходовом кране ( рисунок 219) поток среды в зависимости от положения пробки может или разветвляться одновременно в двух направлениях, или направляться в каждое из них- в отдельности. Это достигается конфигурацией корпуса, имеющего не только сквозной, но и боковой канал, и наличием в пробке Т-образного прохода. На торце квадрата пробки имеется Т-образная риска, показывающая направление проходов в пробке.
При установке на трубопровод каждый кран должен быть снабжен ключом. Ключ располагают на квадрате пробки так, чтобы при открытом кране направление оси ключа совпадало с направлением продольной оси крана (и с направлением риски на торце пробки). При таком расположении ключа он ясно указывает на положение пробки, т. е. на то, открыт кран или закрыт. Ключ должен плотно садиться на квадрат пробки. После установки ключа на квадрат сквозь обе детали сверлится отверстие под шплинт. Шплинтовка предупреждает произвольное соскакивание ключа, а также снятие или перестановку его относительно риски пробки.
Краны поставляются без ключей, поэтому их часто изготовляют на месте отливкой из чугуна или отковкой из стального проката. Размер ключа должен соответствовать проходу крана, чтобы, с одной стороны, не требовалось затраты повышенного усилия для поворота пробки (в случае слишком короткого ключа) и, с другой, не происходила поломка пробок (при употреблении слишком длинного ключа для поворота пробки при затянутом сальнике или заевшей пробке).
Во взрывоопасных цехах во избежание вспышки от искры, которая может появиться при ударе стального или чугунного ключа о пробку крана, применяют ключи бронзовые или стальные омедненные (луженые).
Распространенной неисправностью пробочного крана является неплотность между пробкой и корпусом крана вследствие износа конических поверхностей или появления на них царапин от попавших песчинок. В этом случае при закрытом кране продукт будет перетекать из одной части трубопровода в другую: кран перестанет “держать”. Эту неисправность аппаратчик может устранить, увеличив нажатие крышки сальника на пробку крана, для чего следует подтянуть сальниковые болты, одновременно ослабив нажимной болт. Если подтягивание болтов не даст благоприятного результата, должны быть приняты меры к замене крана. Неисправный кран сдается в мастерскую, где его восстанавливают проточкой и притиркой рабочих поверхностей.
Как запорный орган кран отличается следующими особенностями: 1) он быстро открывается (переход от полного закрытия к полному открытию происходит при повороте ключа на 900); 2) вследствие быстрого открытия или закрытия крана в трубопроводе, транспортирующем жидкость с большой скоростью, может возникнуть мгновенное повышение давления, так называемый “гидравлический удар”, способный разрушить трубопровод; 3) кран требует затраты значительного усилия при повороте пробки, поскольку крышка оказывает давление на набивку и на пробку, плотно прижимая ее к корпусу (по этой причине стандартные краны общего назначения изготовляются с проходами до 80 мм, и лишь в особых случаях применяют краны большего диаметра; 4) кран малопригоден для регулирования количества протекающей через него среды из-за неравномерности открытия щели при повороте пробки; 5) он обладает малым сопротивлением проходящей через него жидкости (малым гидравлическим сопротивлением) вследствие незначительного изменения скорости и формы струи при движении через открытый кран; 6) он без засорения пропускает содержащиеся в жидкости взвешенные вещества и кристаллы и сохраняет плотность при закрытии (поверхности пробки и корпуса, плотно прилегая одна к другой, препятствуют отложению на них загрязнений); 7) кран недостаточно пригоден для передачи пара и сильно нагретых жидкостей из-за возможного коробления корпуса и прикипания к нему пробки; 8) процесс восстановления плотности изношенного крана (притирки) трудоемок вследствие значительной величины уплотняющих поверхностей.
С учетом перечисленных особенностей краны устанавливают а) на трубопроводах для передачи при температурах до 120 0С сжатого воздуха, отсасываемой паровоздушной смеси, на линиях выхлопа в атмосферу и т. д.; б) на трубопроводах, предназначенных для передачи при температурах до 120оС и давлениях (избыточных) приблизительно до 1 МПа (лучше до 0,3 - 0,5 МПа) капельных жидкостей, включая жидкости, засоренные осадком и кристаллизующиеся.
Краны не следует применять: а) на паровых линиях; б) на трубопроводах для капельных жидкостей, которые находятся под давлением, могущим вызвать гидравлический удар при резком открывании и закрывании крана (например, на линиях водопровода); в) в тех случаях, когда необходимо точно регулировать количество подаваемой по трубопроводу жидкости.
Если жидкость проходит через сальник, течь устраняют равномерным подтягиванием сальниковых болтов, предварительно убедившись в том, что трубопровод освобожден от среды, или меняют набивку сальника. Для этого, ослабив гайки на сальниковых болтах, вынимают их из гнезд, удаляют крышку крана и при помощи проволочного крючка извлекают старую набивку. Пробку крана смазывают и снова ставят в гнездо. Смазку кранов производят тавотом или специальными составами.
Для приготовления сальниковой набивки обычно применяют сухой асбестовый шнур, концы которого срезают наискось. Шнур укладывают в полость крана в виде отдельных колец, причем смежные кольца размещают так, чтобы места среза не совпадали. Перед укладкой поверхность кольца натирают графитом. После укладки колец крышку устанавливают на место, болты вводят в гнезда и гайки равномерно подтягивают. По мере затяжки гаек проверяют возможность поворачивания пробки с помощью ключа. Когда гайки подтянуты настолько, что поворот пробки требует нормального, т. е. не слишком большого усилия, в трубопровод пускают продукт для проверки сальника. Если будет наблюдаться утечка, то продукт из трубопровода выпускают и производят дополнительную подтяжку болтов. Непрекращающаяся утечка из под сальника при повторной затяжке болтов указывает на неправильно выполненную набивку. Кран следует разобрать и работу выполнить вновь. При подтяжке сальниковых болтов и при разборке крана необходимо предварительно убедиться, что трубопровод по обе стороны крана свободен от продукта. При едких и обжигающих жидкостях работу ведут в рукавицах и защитных очках.
Нередко пробку крана не удается повернуть даже при затрате значительного усилия (кран “заедает”). Это случается чаще всего на редко открываемых кранах. Предупредить заедание можно, поворачивая время от времени пробку из стороны в сторону и периодически разбирая кран для смазки. Заевшую пробку крана следует попытаться освободить, поворачивая ее при ослабленном сальнике и при одновременном нажатии на пробку снизу с помощью нажимного болта, имеющегося в донышке корпуса. Освободить пробку можно также, обогревая корпус крана снаружи острым паром через шланг при одновременном поворачивании ее и постукивании по крану. После устранения неисправности кран необходимо разобрать для его чистки и смазки пробки.
Краны всех описанных здесь типов, за исключением керамикового (рисунок 6), могут использоваться на горизонтальных, вертикальных или наклонных трубопроводах с пробкой в любом положении. Керамиковые краны устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах с пробкой в вертикальном положении (головкой вверх).
Вентили
Чугунный фланцевый вентиль с корпусом бочкообразной формы изображен на рисунке 220. Корпус разделен наклонной перегородкой на две полости. Средняя часть перегородки лежит в горизонтальной плоскости и имеет круглое отверстие. Поверхность этой части перегородки тщательно обработана.
 |  |
| 1 - корпус; 2 - гайка; 3 - шпиндель; 4 - сальник; 5 - крышка; 6 - золотник; 7 - седло; 8 - перегородка. Рисунок 220 - Чугунный фланцевый вентиль: | 1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник; 4 - золотник; 5 - болты. Рисунок 221 -Кованый вентиль из нержавеющей стали: |
Над перегородкой находится золотник, насаженный на шпиндель. Нижняя плоскость золотника пришлифована к поверхности средней части перегородки (седлу), что при закрытом вентиле обеспечивает перекрытие потока. Для возможности подъема и опускания золотника шпиндель снабжен резьбой и ввинчивается в крышку вентиля. В некоторых конструкциях вентилей шпиндель с золотником движутся только поступательно. Седло может выполняться как одно целое с корпусом или изготовляться в виде втулки, запрессованной в отверстие перегородки. Во избежание просачивания жидкости по шпинделю последний уплотнен сальником (существуют также и бес-сальниковые, например сильфонные, вентили).
Конструкция седел, золотников, крышек и сальников может быть различной, но по принципу работы все вентили одинаковы. Особое место занимают диафрагмовые (мембранные) вентили.
По методу присоединения к трубопроводу различают вентили с концами под резьбу (муфтовые) или сварку, а также фланцевые.
По форме корпуса вентили подразделяются на бочкообразные, обтекаемые (со шпинделем, расположенным перпендикулярно к оси вентиля), с наклонным шпинделем и угловые. Последние постепенно выходят из употребления.
Вентили изготовляют из серого и кремнистого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали, алюминия, титановых сплавов, фарфора, керамики и винипласта. Кроме того, выпускаются чугунные вентили, гуммированные и футерованные свинцом или фаолитом.
 |  |
| 1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник; 4 - обкладка. Рисунок 222 - Прямоточный чугунный вентиль со свинцовой обкладкой | 1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник. Рисунок 223 - Прямоточный винипластовый вентиль. |
Вентили описанной конструкции - с золотником в качестве запорного органа - используют в очень широком диапазоне давлений и температур. Ограничивающим фактором при использовании этих вентилей является материал, из которого изготовлены основные детали, а для чугунных вентилей - еще и диаметры их проходов.
На рисунке 221 изображен кованый вентиль из нержавеющей стали. Вентиль предназначен для трубопроводов, транспортирующих агрессивные жидкости при давлении приблизительно до 1,6 МПа (16 кгс/см2). При достаточно термостойкой прокладке между корпусом и крышкой допускается передача среды с температурой до 300 0С.
Жидкость, проходя по корпусу вентилей, изображенных на рисунке 220 и 221, совершает сложный извилистый путь, что является причиной значительных потерь давления (большого гидравлического сопротивления). Эти потери намного ниже в прямоточных вентилях со шпинделем, расположенным наклонно по отношению (к корпусу ( рисунок 222 и 223 ).
Вентиль, показанный на рисунке 222, предназначен для передачи серной кислоты при температуре до 100 ° С. Корпус вентиля чугунный. Поверхности, смачиваемые средой (корпус, крышка, шпиндель, золотник, сальник) защищены покрытием из сплава свинца с сурьмой. Резьба шпинделя вынесена наружу для предупреждения воздействия на нее среды (защита резьбы невозможна). Утечке агрессивной среды по шпинделю наружу препятствует сальник значительной глубины. В отличие от ранее рассмотренных конструкций, у этого вентиля шпиндель движется только поступательно, вращается же втулка, связанная с маховичком шпонкой.
Прямоточный вентиль из винипласта ( рисунок 223) не имеет внутренних металлических частей, требующих защиты. Вследствие низкой термостойкости винипласта и его незначительной (по сравнению с черными металлами) прочности винипластовые вентили применяются при давлениях среды не выше 0,25 МПа (2,5 кгс/см) и температуре не выше 60 0С.
 |  |
| 1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - диафрагма. Рисунок 224 - Диафрагмовый вентиль. | 1. 2. корпус; 2 - шпиндель; 3 - сальник. Рисунок 225 - Регулирующий вентиль. |
Мембранный (диафрагмовый) вентиль ( рисунок 224) отличается от показанных ранее. В нем запорным органом служит мембрана, изготовленная из пластмассы или резины и скрепленная со шпинделем. Эти вентили применяются на линиях, передающих кислые среды, а также жидкости, содержащие взвешенные вещества.
Корпусы диафрагмовых вентилей, предназначенных для передачи агрессивных жидкостей, выполняются чугунными, покрытыми изнутри либо резиной или пластмассой, либо эмалированными. Шпиндель и крышка не имеют покрытия, поскольку они не соприкасаются со средой. Мембранные вентили, как и прямоточные, оказывают незначительное сопротивление при проходе через них жидкостей.
В шланговых вентилях перекрытие прохода осуществляется заложенным в чугунном корпусе резиновым патрубком. Величина прохода регулируется путем пережима патрубка колодкой, связанной со шпинделем.
Вентили всех рассмотренных конструкций являются не только запорными органами, но и, в отличие от кранов, в значительной мере обеспечивают возможность регулирования величины потока. В тех случаях, когда требуется особо тонкая регулировка подачи среды, применяют регулирующие вентили.
Регулирующий вентиль, применяемый на трубопроводах холодильных установок для жидкого и газообразного аммиака, показан на рисунке 225. Точное регулирование количества проходящей через вентиль среды достигается тем, что резьба у шпинделя очень мелкая и, следовательно, за один оборот маховичка золотник перемещается на весьма незначительную высоту. Кроме того, благодаря конической форме нижней части золотника, при его подъеме кольцевое сечение прохода изменяется крайне медленно.
Все рассмотренные выше вентили имеют ручной привод (т. е. открываются и закрываются вручную), вращением маховичка). Выпускаются также вентили с электромагнитным (соленоидным), электрическим и пневматическим приводами.
Вентили трех последних типов применяют для дистанционного управления открытием и закрытием прохода и при автоматическом проведении процессов.
Подъем и опускание шпинделя с золотником в вентилях первого из указанных типов производится с помощью электромагнита (при включении тока в катушку электромагнита вентиль открывается, при выключении закрывается). Вентиль имеет также устройство для ручного управления, применяемое в случае прекращения подачи электроэнергии. Сердечник электромагнита и связанный с ним шпиндель не выходят из корпуса вентиля и коробки электромагнита. Это позволяет обойтись без сальника. Шток электромагнита при подъеме сначала открывает отверстие разгрузочного золотника и лишь затем поднимает основной золотник. При такой конструкции работа электромагнита облегчается. Вентили этого типа устанавливают, например, на трубопроводах для фреона (температура от - 40 до +35 оС); условный проход в этом случае равен 10 мм, рабочее давление 1,3 МПа (13 кгс/см2).
В вентилях второго из указанных типов вращение вала электродвигателя передается через редуктор резьбовой втулке, опирающейся на шариковые подшипники. Вращаясь, втулка сообщает поступательное движение шпинделю, который входит в нее резьбовым концом. Время полного открытия (закрытия) вентиля электропроводом составляет 15 с. Для возможности управления вентилем при выходе электропривода из строя имеется ручной привод.
Закрытие и открытие прохода в вентилях с пневматическим приводом достигается пуском сжатого воздуха, имеющего давление приблизительно до 3,5 МПа (35 кгс/см2), в верхнюю или соответственно в нижнюю полость воздушного цилиндра. В привод вмонтирован электрический сигнализатор, показывающий крайние положения золотника (открыто - закрыто).
В верхнем положении золотник прижимается к обработанной поверхности выступа крышки, вследствие чего сальник разгружается от давления среды.
В отличие от кранов, которые могут быть установлены на трубопроводе в любом положении, при установке вентилей следует придерживаться определенных правил. Вентили желательно устанавливать таким образом, чтобы движение среды происходило из-под золотника. Особенно это относится к прямоточным вентилям. При такой установке вентиля сальник в положении закрытия не испытывает давления, а потому реже утрачивает непроницаемость. Кроме того, в этом случае перебивка сальника может производиться без остановки всего трубопровода, а только при закрытии ремонтируемого вентиля. Наконец, облегчается открытие вентиля (открытие вентиля большого диаметра на линиях высокого давления требует значительного усилия). Для облегчения выбора надлежащего положения вентиля на его корпусе отливается стрелка, направление которой совпадает с направлением движения жидкости из-под клапана.
Вентили характеризуются следующими особенностями.
1. Вследствие сложности конструкции и наличия большого числа деталей стоимость вентилей выше стоимости кранов.
2. Вентиль весьма надежен в работе (герметичность его достигается без особого труда), требует лишь периодической подтяжки и перебивки сальника и изредка нуждается в притирке золотника.
3.