Классификация трубопроводной арматуры

Классификация ТА осуществляется по различным признакам.

По целевому назначению ТА подразделяется на следующие группы:

• промышленная;
• сантехническая;
• лабораторная.

Промышленная ТА предназначена для установки на трубопроводах и технологических установках различного профиля. Она подразделяется на арматуру общего назначения, предназначенную для установки в системах, эксплуатируемых в обычных условиях, и специальную, к которой предъявляются особые требования в связи со специфическим характером систем, в которых она  установлена.

Сантехническая ТА предназначена для установки во внутренних санитарно-технических системах зданий: водоразборные краны, смесители.

Лабораторная ТА является, как правило, арматурой небольших размеров. Она имеет специфическую конструкцию в связи с тем, что к ней предъявляются совершенно особые требования. Она, как правило, не рассчитана на работу при больших давлениях и температурах.

По области применения  

По области применения   ТА подразделяется на следующие группы:

• пароводяная;
• газовая;
• нефтяная;
• энергетическая;
• химическая;
• судовая;
• резервуарная.

Пароводяная ТА является наиболее характерной для использования в системах отопления, вентиляции и теплоснабжения. Само название говорит о том, что она предназначена для работы на воде и паре. Эта арматура выпускается на широкий диапазон рабочих давлений и температур.

Энергетическая ТА является, как правило, пароводяной арматурой, предназначенной для работы при высоких давлениях и температурах, характерных для крупных энергетических котлов, турбин и других установок. Энергетические паровые котлы эксплуатируются при давлениях 300 и более атмосфер, а температура пара превышает 500 °С. Столь высокие рабочие параметры предъявляют жесткие требования к материалу и качеству арматуры.

Газовая ТА предназначена для установки в системах газоснабжения. К ней предъявляются повышенные требования герметичности в связи с пожаро- и взрывоопасностью рабочей среды.

Нефтяная ТА является арматурой, предназначенной для установки в системах и трубопроводах, по которым транспортируется сырая нефть и нефтепродукты. Эта арматура должна обладать повышенной коррозионной стойкостью в связи с тем, что нефть является весьма агрессивной средой.

Химическая ТА предназначена для работы на очень агрессивной среде, включая концентрированные кислоты и щелочи. Эта арматура в основном применяется в химической промышленности и не характерна для систем ТГВ. Основным средством повышения коррозионной стойкости этой арматуры является использование специальных материалов для корпуса и деталей.

Судовая ТА разрабатывается для использования на флоте и морских сооружениях. Основным требованием к ней является высокая стойкость к воздействию морской воды, надежность, небольшие габариты и возможность работы в различных положениях в условиях качки.

Резервуарная ТА предназначена для установки на резервуарах и емкостях. Основной отличительной ее чертой является наличие одного присоединительного конца, а не двух, как у остальных типов арматуры.

По принципу управления и действия    

По принципу управления и действия ТА подразделяется на следующие группы:

• управляемая (с ручным приводом, с механическим приводом, под дистанционно расположенный привод)
• автоматически действующая (автономная)

Управляемая ТА отличается тем, что перемещение рабочего органа осуществляется за счет внешнего силового воздействия от некого внешнего источника энергии — ручного усилия, электрическим мотором, пневмоприводом  или гидроцилиндром. Управляемая ТА под дистанционно расположенный привод отличается наличием специальной механической передачи, позволяющей отнести источник силового воздействия от самой арматуры. Так, например, оператор котельной управляет задвижкой на паропроводе над котлом, находясь у фронта котла.

Управляемая ТА может быть снабжена дополнительно силовой возвратной пружиной, возвращающей рабочий орган в определенное положение при отключении управляющего воздействия. При подаче управляющего силового воздействия оно преодолевает действие возвратной пружины и переводит рабочий орган в другое положение. В зависимости от того, в каком положении находится рабочий орган такой арматуры при отсутствии (снятии) управляющего воздействия, бывает ТА «нормально открытая» и «нормально закрытая». Как правило, такая арматура применяется для повышения безопасности работы установок и систем и предотвращения аварийной ситуации, то есть выполняет функции защиты. Так, например, при отключении электроснабжения котельной клапан на топливном трубопроводе должен самопроизвольно вернуться в закрытое положение, что предотвратит взрыво и пожароопасную ситуацию. Следовательно, здесь следует использовать ТА в исполнении «нормально закрытая». ТА калориферной установки вентиляции должна быть выполнена в исполнении «нормально открытая», чтобы при отключении управляющего сигнала гарантировать проток теплоносителя через калорифер и предотвратить его замерзание.

Автоматически действующая ТА отличается тем, что управление и рабочий цикл осуществляется только действием самой рабочей среды без каких-либо посторонних источников энергии. К этому типу относятся обратные клапаны, срабатывающий под действием изменения направления потока, регуляторы давления и расхода, конденсатоотводчики, терморегуляторы и другие виды арматуры.

По функциональному назначению

По функциональному назначению ТА подразделяется на следующие основные классы:

• запорная;
• регулирующая;
• распределительная;
• предохранительная;
• защитная (отсечная);
• фазоразделительная.

Запорная  ТА служит для перекрытия потоков сред. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния — открыта или закрыта — и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа. Она нашла наиболее широкое применение. К этому же классу относится пробно-спускная и контрольно-спускная ТА, предназначенные для кратковременного открытия с целью проверки наличия или параметров рабочей среды.

Регулирующая  ТА предназначена для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Эта арматура не обязательно должна обеспечивать полное перекрытие проходного сечения. К ней могут предъявляться дополнительные требования по виду регулировочной характеристики, надежности и точности регулирования параметров. Сюда входит и дроссельная ТА, предназначенная для снижения давления потока.

Распределительная ТА  предназначена для распределения потока по двум или более направлениям (например,  3-х ходовой кран системы отопления).

Предохранительная ТА предназначена для предотвращения аварийного повышения какого-либо параметра в обслуживаемой системе путем автоматического выброса избыточного количества среды.

Защитная ТА предназначена для защиты оборудования от аварийного изменения параметра среды (давления, температуры, направления потока ) путем отключения обслуживаемого участка. В отличие от предохранительной ТА поток не стравливается в атмосферу, а просто отключается требуемый элемент системы. Примером могут служить обратные клапаны, предотвращающие самопроизвольное изменение направления потока в трубопроводной системе.

Фазоразделительная  ТА предназначена для автоматического разделения различных фаз рабочей жидкости, например  воды и пара (кондесатоотводчики), воды и воздуха (воздухоотводчики, вантузы), воды и масла (маслоотделители).

По материалу корпуса

По материалу корпуса ТА подразделяется на следующие основные группы:

• стальная (из углеродистой стали);
• из коррозионностойкой стали;
• из титана;
• чугунная (из серого чугуна);
• из ковкого чугуна;
• из цветных металлов;
• из пластмасс;
• из керамики (фарфор);
• чугунная с защитным покрытием (резина, пластмасса, эмаль ).

По конструкции корпуса

ТА подразделяется на следующие основные группы:

• проходная;
• угловая.

Проходная ТА — оба присоединительных патрубка расположены на одной оси или со смещением на параллельных осях. Это наиболее распространенный тип корпуса арматуры.

Угловая ТА  — присоединительные патрубки расположены под углом друг к другу, причем наиболее часто под прямым углом. Это позволяет в некоторых случаях упростить конструкцию арматуры и избежать необходимости установки на трубопроводе дополнительного отвода для поворота потока.

По конструкции присоединительных патрубков

По конструкции присоединительных патрубков ТА подразделяется на следующие основные группы:

• муфтовая;
• фланцевая;
• цапковая ;
• штуцерная;
• под приварку.

Муфтовая ТА изготавливается на малые и средние диаметры (с условными проходами до 50 мм). Присоединительные концы муфтовой ТА имеют внутреннюю резьбу, как правило трубную, предназначенную для вворачивания трубы с концевой короткой резьбой. Муфтовое соединение обычно используют в литой арматуре, поскольку литьем легче получить нужную конфигурацию муфты (под ключ). В связи с этим основная сфера применения муфтовых соединений – арматура низких и средних давлений.

Муфтовая ТА изготавливается на малые диаметры. Как правило, на арматуре наносят внутреннюю трубную резьбу соответствующего диаметра, а снаружи присоединительные концы оформляются в виде шестигранника «под ключ». Размеры присоединительных концов ГОСТированы. Трубная резьба представляет из себя дюймовую резьбу с мелким шагом. Дюймовая резьба, в отличие от метрической, имеет при вершине профиля угол не 60°, а 55°. Мелкий шаг означает, что шаг резьбы и высота зубьев не зависят от диаметра трубопровода. Мелкий шаг применяется потому, что при выполнении на трубе резьбы с обычным шагом высота зубьев получилась бы такой большой, что превысила бы толщину стенки трубы.

Муфтовое соединение обладает рядом преимуществ. Оно технологично, резьба может формироваться различным способом — штамповкой, накаткой, нарезкой, причем нарезка может быть произведена простыми приспособлениями в условиях мелкой мастерской и даже дома. Муфтовое соединение легко и достаточно надежно герметизируется льняной прядью или лентой ФУМ. Для муфтового соединения трубопровода и арматуры не требуются дополнительные крепежные детали.

Вместе с тем этому виду соединения присущи и недостатки. Самый главный заключается в том, что вследствие нарезки резьбы уменьшается толщина стенки трубы, что приводит к снижению прочности и долговечности соединения. Это не позволяет нарезать резьбу на тонкостенных трубах. Кроме того, для выполнения соединения требуется большое усилие для наворачивания муфты на резьбу с уплотнительной подмоткой, причем это требуемое усилие резко возрастает при увеличении диаметра трубопровода. Поэтому для диаметров более 50 мм резьбовое соединение не применяют.

Фланцевая ТА (наиболее распространенная) имеет на присоединительных концах фланцы, представляющие из себя диск или квадрат с отверстиями под болты. Ответный фланец трубопровода должен иметь аналогичные присоединительные размеры. Её преимущества – возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, надежность герметизации стыков и возможность их подтяжки, большая прочность и пригодность для очень широкого диапазона давлений и проходов. К недостаткам способа следует отнести возможность ослабления затяжки и потерю герметичности со временем, повышенную трудоемкость сборки и разборки, большие габаритные размеры и массу. Фланцевая арматура выпускается на диаметры от 50 до 500 мм.  Фланцы соединяются между собой болтами, между ними вставляется прокладка из различных материалов. Преимуществом фланцевого соединения является надежность, простота соединения, возможность многократной разборки и соединения.

Цапковая ТА имеет на конце быстроразъемное соединение с уплотнительной прокладкой, представляющее из себя два или более винтовых захвата. Ярким примером использования этого достаточно редкого соединения является пожарный гидрант, к которому при помощи цапки подсоединяют пожарный рукав. Для мелкой арматуры высоких давлений, которую обычно изготавливают из поковок или проката, чаще всего применяют цапковое соединение с наружной резьбой под накидную гайку.

Штуцерная арматура изготавливается на малые и сверхмалые диаметры. Штуцерное соединение представляет из себя пару, когда на арматуре на присоединительном конце нарезана наружная резьба, а трубопровод притягивается к ней при помощи накидной гайки. Для уплотнения соединения может быть использована прокладка или, если штуцер имеет на конце конус, то мягкая медная трубка может быть достаточно надежно герметизирована за счет плотного обжатия на конусе.

Под приварку подготавливают присоединительные концы арматуры больших диаметров, когда надежность всех других видов соединений становится недостаточной. Преимущества – это, прежде всего, абсолютная и надежная герметичность соединения, отсутствие необходимости подтяжки, большая экономия металла, снижение массы арматуры и трубопровода. Особенно эффективно применение арматуры с концами под сварку на таких трубопроводах, где сам трубопровод монтируется целиком при помощи сварки. Недостаток сварных соединений – сложность демонтажа и замены арматуры, так как для этого её приходится вырезать из трубопровода

Для арматуры больших и сверхбольших диаметров присоединительные концы подготавливают под приварку, то есть они представляют из себя просто отростки трубы, концы которых подготовлены под сварку — выровнена и зашлифована поверхность, снята требуемая фаска. При монтаже такие присоединительные патрубки просто привариваются к трубопроводу.

Как указывалось выше, размеры присоединительных концов для муфтовой арматуры ГОСТированы и зависят только от условного диаметру ТА.

Размеры присоединительных фланцев могут быть различными даже при одинаковом диаметре трубопроводов, в зависимости от назначения арматуры и рабочего давления. Поэтому, при присоединении трубопровода к арматуре важно на трубопроводе установить именно такой фланец, который имеется на арматуре. Диаметры самих фланцев, размеры прокладок, размеры и количество отверстий под болты на фланцах приводятся в специальной литературе: справочниках проектировщика, справочниках по трубопроводной арматуре, каталогах арматуры. В некоторых случаях, когда не удается найти описание фланца для арматуры, единственным способом является натурный обмер фланца арматуры и изготовление ответного фланца по эскизным чертежам.

По способу герметизации

По способу герметизации узла прохода шпинделя или штока через крышку или корпус ТА подразделяется на следующие основные группы:

• сальниковая;
• сильфонная;
• мембранная;
• шланговая.

Сальниковая ТА. Для уплотнения места прохода шпинделя или штока  используется упругая сальниковая набивка — пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком. Сальниковое уплотнение получило наибольшее распространение благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

Сильфонная, мембранная и шланговая ТА отличается  отсутствием подвижные соединения с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда — по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона, шланга или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

По расположению

По расположению (способу монтажа) ТА подразделяется на следующие основные группы:

• только на горизонтальных трубопроводах с вертикальном положении шпинделем или крышкой вверх;
• на горизонтальных и вертикальных трубопроводах в любом положении;
• только на вертикальных трубопроводах.

Так например, пробковый кран может работать в любом положении, обратный шаровой клапан должен устанавливаться только на вертикальных трубопроводах, а тарельчатый обратный клапан должен устанавливаться только на горизонтальных трубопроводах крышкой вверх.