Применение запорной арматуры в трубопроводах
В любых современных трубопроводах используется запорная арматура, которая позволяет перекрывать и/или регулировать поток транспортируемой среды. В тепломагистралях такой средой, как правило, выступает вода, реже пар. Для управления потоком применяют задвижки, вентили, клапаны и краны. В этой статье говорим о видах, роли и применении запорной арматуры в трубопроводах.
Важность использования запорной арматуры
Запорно-регулирующая трубопроводная арматура используется для управления потоком рабочей жидкости, пара или газа и, благодаря наличию специальных перемычек, позволяет регулировать работу теплосети, при необходимости отключая или подключая отдельные участки магистрали, источники теплоснабжения, тепловые пункты от основной сети или отдельные здания.
Запорную арматуру устанавливают на всех выводах тепловых сетей от источников теплоснабжения, ответвлениях от магистрали и вводах в центральные тепловые пункты. Благодаря этому становится возможным перекрытие подачи носителя, например, для проведения ремонтных работ на нужном участке. Также возможна регулировка скорости, давления и объема переносимой среды.
Интересный факт:
Первая запорная арматура появилась несколько тысяч лет назад. Например, в Древнем Риме в системах водоснабжения использовались пробковые и латунные краны. Переход производства запорной арматуры в промышленных масштабах случился после изобретения в XVII веке первой паровой машины.
Виды и возможности применения
Существует несколько разновидностей запорной арматуры, которые применяют в зависимости от условий эксплуатации трубопровода и рабочей среды:
- Запорно-регулирующая — может регулировать расход и давление рабочей среды.
- Запорно-обратная — перекрывает подачу и одновременно предотвращает обратный ход носителя.
- Распределительно-смесительная — может направлять и смешивать разные потоки рабочей среды.
- Невозвратно-запорная — помогает принудительно ограничить, закрыть и открыть ход запирающего элемента.
- Отключающая — перекрывает подачу носителя, если его скорость превышает установленную.
Задвижки
Запирающий элемент задвижек представлен в виде диска, листа или клина. В процессе перекрытия-открытия потока деталь перемещается перпендикулярно оси потока теплоносителя. Запорный элемент приводится в движение путем вращения маховика задвижки. Все происходит плавно, за счет чего удается исключить быстрое изменение пропускной способности и предотвратить высокие гидравлические нагрузки.
При установке задвижки направление движения теплоносителя не важно, однако устанавливать такую арматуру можно только на прямых участках трубопровода.
Плюсом задвижки является низкое гидравлическое сопротивление, которое особенно важно для магистралей с высокой скоростью и давлением рабочей среды. К недостаткам можно отнести:
- большое время, затрачиваемое на открытие-закрытие;
- внушительную строительную высоту (обусловлена большим ходом);
- достаточно быстрый износ уплотнителей из-за трения при движении затвора;
- дорогой ремонт при низкой цене самой арматуры — из-за трудоемкости процесса затраты достигают 50% от изначальной цены.
Вентили
Вентиль, как подвид регулируемой запорной арматуры, способен уменьшать расход носителя вплоть до полного прекращения подачи. Это помогает поддерживать нужное давление и смешивать потоки в заданном соотношении. Вентиль управляется маховиком, но, в отличие от задвижки, запорный элемент здесь движется не перпендикулярно, а параллельно потоку. Маховик приводит в движение шток на резьбе, который опускает клапан и перекрывает подачу теплоносителя. При обратном движении элемент поднимается, за счет чего просвет трубы вновь открывается.
Некоторые отличия задвижек и вентилей:
- Для вентиля допустимо промежуточное положение, а не только позиции «закрыто» и «открыто».
- У вентиля меньше ход, поэтому он быстрее открывается и закрывается. Трения при посадке клапана в седло почти нет, что снижает износ уплотнителей, с которым сталкивается любая задвижка.
- При установке вентиля имеет значение направление движения рабочей среды — с ним должно совпадать направление стрелки на корпусе арматуры. Задвижку можно ставить вне зависимости от того, в какую сторону течет носитель.
- Вентиль бывает проходным и угловым, поэтому его ставят не только на прямых участках магистрали.
Из минусов вентилей отмечается высокое гидравлическое сопротивление, что накладывает ограничения на использование в магистралях с большой скоростью носителя. К плюсам относятся невысокая цена, надежность и простота ремонта и обслуживания.
Обратные клапаны
Главная задача обратных клапанов — не допустить изменение направления движения теплоносителя. Их ставят преимущественно на трубах небольшого диаметра по направлению потока рабочей среды. Обратные клапаны не позволяют потоку идти против основного течения. Это помогает защитить оборудование, а при авариях дает возможность исключить поврежденный участок с течью.
Шаровые краны
У шаровых кранов запорный элемент имеет форму шара, чем и обусловлено такое название. Чаще всего шар изготавливается из стали. В сфере имеется сквозное отверстие для прохода теплоносителя при открытом положении крана. Если оно соответствует диаметру присоединительного отверстия к трубопроводу, то кран называется полнопроходным, если оно меньше — неполнопроходным.
Шаровой кран ППУ ОЦ и шаровой кран с воздушником ППУ ПЭ
Чтобы перекрыть поток, рукоятку крана в виде рычага или «бабочки» поворачивают на 90°. Сфера внутри также меняет свое положение и встает к направлению потока той стороной, где нет отверстия. Это общее устройство всех шаровых кранов, которые бывают нескольких видов:
- проходными — не перенаправляют поток рабочей среды;
- угловыми — меняют направление движения теплоносителя на 90°;
- трехходовыми — имеют 2 выходных и 1 входной канал.
Для трубопроводов ППУ существуют специальные шаровые краны, оснащенные изоляцией из пенополиуретана. Они имеют специальную защитную оболочку — полиэтиленовую (при подземной прокладке коммуникаций) или оцинкованную (при надземной прокладке труб).
С помощью шаровых кранов с воздушником можно быстро развоздушить систему без открытия других кранов на крайних участках теплосети и на участках с возвышением.
К другим плюсам шаровых кранов можно отнести:
- высокую герметичность;
- компактные размеры относительно небольшую массу изделий;
- быстрое перекрытие и пуск теплоносителя;
- низкое гидравлическое сопротивление;
- простоту эксплуатации;
- большой выбор модификаций, например, для установки с помощью термомуфт или под приварку.
Подготовка шаровых кранов для ППУ изоляции
В заключение
Запорная трубопроводная арматура — важная часть магистральных систем, которая помогает регулировать поток транспортируемой среды, а именно: запускать, отключать, перенаправлять, смешивать, уменьшать или увеличивать его.
Устройства используют как в промышленности, так и в быту, устанавливают на трубы разного диаметра. Цель всегда одна — обеспечить стабильную работу трубопровода за счет возможности ограничения и регулировки потока жидкости, пара или газа, выполняющих функцию рабочей среды.
