Техническое обслуживание, ревизия и ремонт
ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
Техническое обслуживание, ревизия и ремонт
(конспект лекции)
Пермь, 2007
УДК 622.692
В.Л. Долганов
Трубопроводная арматура: техническое обслуживание, ревизия и ремонт (конспект лекции)/Перм. гос. техн. ун-т, – Пермь, 2007 – 35с.
Дана классификация трубопроводной арматуры и представлены ее основные виды. Рассмотрены вопросы маркировки, ревизии, ремонта и послеремонтных испытаний. Изложены основные принципы выбора трубопроводной арматуры и материалов прокладок.
Конспект лекции предназначен для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств».
© Пермский государственный
технический университет, 2007.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Классификация трубопроводной арматуры……………………………………..4
2. Основные виды трубопроводной арматуры……………………………………..6
3. Маркировка трубопроводной арматуры………………………………………...23
4. Ревизия, техническое обслуживание и ремонт трубопроводной арматуры.....26
5. Испытания трубопроводной арматуры после ремонта………………………...30
6. Выбор трубопроводной арматуры…………………………………………….....31
7. Прокладочные и набивочные материалы……………………………….............32
8. Вопросы для самоконтроля………………………………………………………35
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТРУБОПРОВДНОЙ АРМАТУРЫ
В зависимости от конструкции различают следующие виды трубопроводной арматуры.
Задвижки
Задвижка – это запорное устройство, в котором проход перекрывается поступательным движением затвора перпендикулярно движению потока транспортируемой среды.
Задвижки широко применяются на трубопроводах диаметром от 50 до 2000 мм при рабочих давлениях до 20 МПа. Они предназначены для работы в качестве запорных устройств для различных жидких и газообразных сред.
По исполнению запорного органа задвижки разделяются на параллельныеиклиновые.
В параллельных задвижках затвор состоит из двух тарелок и расположенного между ними клина, посредством которого тарелки распираются и прижимаются к уплотнительным поверхностям корпуса, обеспечивая необходимую герметичность. В клиновых задвижках затвор выполняется в виде двухдискового сплошного или упругого клина, обеспечивающего надежное уплотнение.
Управление задвижками может быть ручное (маховиком или рукояткой) или от привода.
При невысоких давлениях обычно используют параллельные задвижки, при высоких – клиновые.
В клиновых задвижках (рисунок 1) при опускании или подъеме клина 1 он перемещается вдоль уплотнительных колец седла 2, перекрывая или открывая поток. Шпиндель 3 при вращении обеспечивает поступательное движение клина. Уплотнение шпинделя сальниковое.
Для закрытия и открытия задвижек необходимо большое число оборотов шпинделя, поэтому задвижки большого диаметра снабжают, как правило, электроприводом. Параллельные задвижки, предназначенные для водопроводов, можно выполнять с пневмо- или гидроприводом.
1 – клин; 2 – седло; 3 – шпиндель; 4 – корпус; 5 – крышка; 6 – сальник;
7 – маховик.
Рисунок 1 – Задвижка клиновая
В параллельных задвижках (рисунок 2) запорным органом является шибер, состоящий из двух симметричных тарелок 1, между которыми помещается клин 2. Последний при опускании тарелок распирает их, прижимая к уплотнительным поверхностям корпуса 3.
По характеру движения шпинделя различают задвижки с выдвижным шпинделем, который при открывании задвижки перемещается поступательно, и с неподвижным шпинделем, который при работе совершает только вращательное движение. В последнем случае при вращении шпиндель вворачивается в тело клина.
По сравнению с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества:
– незначительное гидравлическое сопротивление;
– возможность подачи среды в любом направлении;
– простота обслуживания.
К недостаткам относятся:
– большие габариты, громоздкость;
– возможность получения гидравлического удара;
– невысокая скорость срабатывания затвора;
– трудность ремонта изношенных уплотнительных поверхностей.
1 – тарелка; 2 – клин; 3 – корпус.
Рисунок 2 – Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем
На рисунках 3-5 представлен общий вид задвижек.
Рисунок 3 – Задвижка клиновая фланцевая, 30с15бр.
Рисунок 4 – Задвижка клиновая фланцевая,
31нж47бр.
Рисунок 5 – Задвижка клиновая фланцевая,
31ч45нж
Вентили
Вентиль – это запорное устройство с поступательным движением затвора в направлении, параллельном потоку транспортируемой среды.
Затвор представляет собой плоскую или коническую тарелку (золотник), которая перемещается возвратно-поступательно вместе со шпинделем относительно седла.
Вентили являются наиболее распространенной трубопроводной арматурой, их применяют для самых различных сред в весьма широком диапазоне давлений (до 250 МПа) и температур (от минус 200 до 4000С).
Вентили рекомендуют применять для перекрытия потоков газообразных и жидких сред в трубопроводах с условным диаметром до 50 мм.
На рисунке 6 представлен проходной вентиль, состоящий из корпуса 1 и крышки 2, через которую проходит шпиндель 3. Шпиндель уплотняется в крышке с помощью сальника 4. Осевое перемещение шпинделя осуществляется за счет его вращения в ходовой гайке 5.
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – шпиндель; 4 – сальник; 5 – ходовая гайка; 6 – клапан; 7 – седло клапана.
Рисунок 6 – Проходной вентиль
Многие типы вентилей весьма разнообразны, конструкции их зависят от условия работы, однако они, как правило, имеют те же основные детали, что и вентиль изображенный на рисунке 6.
Угловые вентили (рисунок 7) имеют меньшее гидравлическое сопротивление, они устанавливаются на поворотных участках трубопровода.
Косые прямоточные вентили (рисунок 8) применяются в тех случаях, когда хотят снизить гидравлическое сопротивление. Они имеют шпиндель, расположенный наклонно под углом 450 к основной оси.
Корпус вентиля высокого давления изготавливают из цельной поковки, сальниковую набивку и шпиндели у них делают высокими, чтобы обеспечить надежное уплотнение.
Резьбу шпинделя, как правило, выносят из корпуса вентиля, для предохранения ее от действия коррозионных продуктов и высоких температур. Однако в неответственных случаях, особенно в вентилях малого диаметра, в целях уменьшения размера, резьбу помещают внутри корпуса.
В том случае, когда соединение пространства трубопровода с атмосферой недопустимо, применяют бессальниковые вентили. К ним относятся, например, сильфонные, у которых клапан соединен с крышкой с помощью гибкого сильфона (рисунок 9).
Рисунок 7 – Угловой вентиль
Рисунок 8 – Вентиль косой (прямоточный)
1 – концевые кольца; 2 – шпиндель; 3 – сильфон; 4 – крышка.
Рисунок 9 – Конструкция сильфонного уплотнения
Герметичным является также диафрагменный вентиль (рисунок 10), предназначенный для агрессивных сред. Запорным органом в нем служит мембрана 2, изготовленная из пластмассы, резины или фторопласта, которая соединяется со шпинделем 4. Внутренняя поверхность корпуса обычно имеет покрытие, например, из кислотостойкой эмали.
1 – корпус; 2 – мембрана; 3 – золотник; 4 – шпиндель; 5 – ходовая гайка;
6 – крышка; 7 – маховик; 8 – опорное кольцо.
Рисунок 10 – Диафрагменный вентиль
Вентили конструируются и устанавливаются так, чтобы движение среды происходило под клапан, обратное направление нежелательно. Для этого на корпусе вентиля имеется стрелка, показывающая нормальное направление движения.
Наиболее ответственной частью вентиля является узел уплотнения. Уплотнительные поверхности в зависимости от условий работы могут быть выполнены из стали, цветных металлов, пластмассы, кожи или резины.
В уплотнении участвуют две детали – клапан (его уплотнительная поверхность) и седло клапана, представляющее собой кольцо, запрессованное в корпус или просто кольцевая поверхность, обработанная на корпусе. Обычно седло выполняют из более твердого материала.
По форме уплотнительные поверхности бывают (рисунок 11):
· Плоские;
· Конусные;
· Конусные линейные;
· Ножевые.
Уплотнение с плоскими прокладками из кожи, резины или мягкого пластика применяют для воды, воздуха и других нейтральных сред при давлении до 1 МПа и сравнительно невысоких температурах. Конусное уплотнение применяют обычно для арматуры высоких давлений, ножевые – для вязких жидкостей и сред с взвешенными частицами.
Плоское уплотнение Конусное
Конусное линейное Ножевое
Рисунок 11 – Типы уплотнительных поверхностей вентилей
Уплотнения из пластмассовых и гуммированных деталей применяют при работе с коррозионными средами. Для пара используют уплотнения с кольцами из стали и медных сплавов. Такие уплотнительные поверхности тщательно обрабатывают и притирают.
Общий вид вентилей показан на рисунках 12 – 14.
Рисунок 12 – Вентиль муфтовый,
15Б3нж
Рисунок 13 – Вентиль фланцевый,
15ч14бр
Рисунок 14 – Вентиль фланцевый,
15кч19бр
По сравнению с другими видами трубопроводной арматуры вентили имеют следующие преимущества:
– возможность работы при высоких давлениях;
– меньший ход золотника (по сравнению с задвижками);
– небольшие габаритные размеры и масса;
– исключение возможности гидравлического удара;
– простота обслуживания в условиях эксплуатации.
К недостаткам следует отнести:
– высокое гидравлическое сопротивление;
– невозможность работы с сильно загрязненными и высоковязкими средами;
– подача среды только в одном направлении.
Краны
Кран представляет собой запорное устройство, состоящее из корпуса и затвора. Затвор имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска жидкости или газа и вращается вокруг оси, перпендикулярной направлению движения потока. По типу затворы крана могут быть шаровыми (рисунок 15) и пробковыми (рисунки 16 и 17).
1 – корпус; 2 – шаровая пробка; 3 – шпиндель.
Рисунок 15 – Кран шаровой фланцевый
Шаровой кран состоит из корпуса 1, шаровой пробки 2 и шпинделя 3. Пробковые краны могут быть сальниковыми или натяжными в зависимости от способа их герметизации.
В сальниковых кранах (рисунок 16) необходимое для герметизации давление на конических поверхностях пробки и корпуса создается при затяжке сальника.
В натяжных кранах (рисунок 17) пробку 1 уплотняют в корпусе 2 гайкой 3.
Натяжные краны не могут обеспечить необходимую герметизацию при высоких давлениях, поэтому в условиях химических производств их используют редко.
Описанные краны называют проходными – у них два присоединительных патрубка. Краны с тремя патрубками называют трехходовыми. В этом случае корпус крана имеет три присоединительных патрубка, а пробка – Т-образное отверстие. В зависимости от положения пробки поток рабочей среды направляется в тот или иной патрубок, или одновременно в оба патрубка.
1 – корпус; 2 – пробка; 3 – сальник.
Рисунок 16 – Сальниковы кран
1 – пробка; 2 – корпус; 3 – натяжная гайка.
Рисунок 17 – Муфтовый натяжной кран
На выступающем конце пробки крана должна быть риска, совпадающая по направлению с отверстием в пробке, что дает возможность определить – закрыт кран или открыт.
К преимуществам кранов относятся:
– малые размеры и низкое гидравлическое сопротивление;
– возможность установки в любом положении;
– возможность прочистки трубопровода через открытый кран;
– простота конструкции;
Недостатки:
– плохая герметичность при повышенном давлении;
– возможность гидравлического удара при быстром закрытии крана;
– требования периодического ухода и смазки, чтобы избежать «прикипание» пробки к корпусу.
На рисунках 18 – 20 представлен общий вид различных кранов.
Рисунок 18 – Кран пробковый сальниковый муфтовый,
11Б6бк.
Рисунок 19 – Кран шаровой фланцевый,
10нж13п
Рисунок 20 – Кран шаровой муфтовый,
11Б27бр
Фазоразделительная арматура
К фазоразделительной арматуре относятся конденсатоотводчики, предназначенные для вывода из системы конденсата. Конденсатоотводчики действуют автономно, выпуская конденсат периодически по мере его накопления. Действие их основано на разности температур (термостатические конденсатоотводчики) или плотностей конденсата и пара (поплавковые конденсатоотводчики).
На рисунке 25 представлен термостатический конденсатоотводчик.
1 – корпус; 2 – диск; 3 – крышка; 4 – ось.
Рисунок 25 – Термостатический конденсатоотводчик
В корпусе 1 расположен сильфонный термостат 2, который заполнен жидкостью и связан с золотником 3. С понижением температуры в конденсатоотводчике, при заполнении его конденсатом, уменьшается давление в сильфоне, вследствие чего золотник поднимается и начинается слив конденсата из системы.
Когда в конденсатоотводчик начинает поступать пар, температура в нем повышается, и жидкость в сильфоне испаряется, давление при этом возрастает и золотник опускается, закрывая выход.
Для выпуска охлажденного конденсата используются также поплавковые конденсатоотводчики, которые могут быть как с открытым, так и закрытым поплавком. Конденсатоотводчик с открытым поплавком представлен на рисунке 26.
Рисунок 26 – Поплавковый конденсатоотводчик
Такой конденсатоотводчик работает следующим образом. Когда конденсат поступает во внутрь корпуса, поплавок всплывает и запирает выходное отверстие. По мере поступления конденсата он переливается и заполняет поплавок. Поплавок при этом тонет, а выходное отверстие открывается, и часть конденсата за счет давления пара отводится наружу.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. По каким основным признакам можно классифицировать трубопроводную арматуру?
2. Что такое условный диаметр? Что такое условное давление?
3. Что такое задвижка? Какие бывают задвижки, где и как они устанавливаются?
4. Перечислите основные преимущества и недостатки задвижек по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
5. Что такое вентиль? Из каких основных элементов он состоит?
6. Перечислите основные преимущества и недостатки вентиля по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
7. Какие бывают типы уплотнительных поверхностей вентиля?
8. Что такое кран? Какие типы кранов вы знаете?
9. Перечислите основные преимущества и недостатки кранов по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
10. Когда рекомендуют применять сильфонное уплотнение в трубопроводной арматуре? Что это такое?
11. Что относится к предохранительной и защитной трубопроводной арматуре?
12. Как маркируется трубопроводная арматура?
13. Расшифруйте маркировку следующих видов трубопроводной арматуры: 15кп3п; 11ч3бк; 30с64бр.
14. По каким причинам нарушается нормальная работа трубопроводной арматуры?
15. Что такое ревизия трубопроводной арматуры, в чем она заключается?
16. Как производится ремонт трубопроводной арматуры (вентиля, задвижки, крана)? Какие при этом используются приспособления?
17. Как производится испытание трубопроводной арматуры? Какие бывают виды испытания?
18. Сформулируйте основные принципы выбора трубопроводной арматуры.
19. Какими свойствами должна обладать прокладка?
20. Перечислите основные материалы прокладочных материалов и области их применения.
21. До какой максимальной температуры можно применять фторопласт в качестве прокладочного материала?
22. Какие материалы прокладок рекомендуют использовать при высоких температурах (свыше 5000С)?
23. Как правильно произвести набивку сальника?
ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
Техническое обслуживание, ревизия и ремонт
(конспект лекции)
Пермь, 2007
УДК 622.692
В.Л. Долганов
Трубопроводная арматура: техническое обслуживание, ревизия и ремонт (конспект лекции)/Перм. гос. техн. ун-т, – Пермь, 2007 – 35с.
Дана классификация трубопроводной арматуры и представлены ее основные виды. Рассмотрены вопросы маркировки, ревизии, ремонта и послеремонтных испытаний. Изложены основные принципы выбора трубопроводной арматуры и материалов прокладок.
Конспект лекции предназначен для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств».
© Пермский государственный
технический университет, 2007.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Классификация трубопроводной арматуры……………………………………..4
2. Основные виды трубопроводной арматуры……………………………………..6
3. Маркировка трубопроводной арматуры………………………………………...23
4. Ревизия, техническое обслуживание и ремонт трубопроводной арматуры.....26
5. Испытания трубопроводной арматуры после ремонта………………………...30
6. Выбор трубопроводной арматуры…………………………………………….....31
7. Прокладочные и набивочные материалы……………………………….............32
8. Вопросы для самоконтроля………………………………………………………35