Отключающие устройства на газопроводах: разновидности запорной арматуры и особенности ее монтажа

Виды арматуры для трубопроводов

Выделяют следующие виды трубной арматуры:

• регулирующая;
• запорно-регулирующая;
• невозвратно-запорная;
• запорная;
• предохранительная;
• обратная;
• невозвратно-управляемая;
• смесительно-распределительная;
• дренажная (спускная);
• отводная;
• отключающая (защитная);
• редукционная (дроссельная);
• фазоразделительная;
• контрольная.

Как нетрудно догадаться, каждая разновидность продукции предназначена для определённых целей, которым соответствует и устройство трубопроводной арматуры.

Например, запорную трубопроводную арматуру используют для перекрытия движения рабочей среды (или совокупности сред) с целью проведения профилактических работ в сети.

Предохранители служат для защиты трубопровода от превышения рабочего давления, в результате которого система может выйти из строя, путём сброса излишков перемещаемой среды.

Регулирующая арматура предназначена для поддержания нужного количества носителя с помощью изменения его расхода.

Возникновение возвратного потока, снижающего производительность системы, предотвращается обратными элементами (в частности, невозвратно-запорными и невозвратно-управляемыми).

Сброс из трубопроводной системы рабочей среды осуществляется путём использования спусковых, или дренажных, приспособлений.

Разделение фаз (при условии, что в трубах перемещается несколько фазовых состояний среды) производится при помощи фазоразделительных элементов.

Виды запорной арматуры

Существуют различные виды запорной арматуры:

1. Запорные краны присутствуют на всех трубопроводах. Соединяются с трубой фланцевым или муфтовым соединением. С учетом рабочей среды краны подразделяются на шаровые и пробковые.

Сальниковые муфтовые – краны-пробки с резиновым или пеньковым сальником внутри, отлитые из чугуна для использования в водных и нефтяных трубопроводах. Температура транспортируемого вещества не должна превышать 100 градусов. Кран можно устанавливать в любом положении.

Пробковые муфтовые – чугунные для газовых трубопроводов. Максимальный порог температуры – 50 градусов. Также неприхотливы к установке.

Фланцевые шаровые краны – производятся в стальном (диапазон температур 30-70 градусов) и чугунном, выдерживающем 100-градусную нагрузку, варианте.

2. Запорная заслонка выполнена в виде диска, вращающегося вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно или под определенным углом по направлению движения вещества. В основном монтируются на трубопроводы большого диаметра с небольшим давлением рабочей среды. Устанавливаются гидроприводным или электроприводным способом, а также вручную врезаются в трубопровод при помощи сварки или фланцевым соединением. Корпус изготавливается из чугуна, а диск из стали. Подходят для использования в кислотных и щелочных средах и не требуют технического обслуживания.

3. Трубопроводные задвижки периодически перекрывают поток рабочей среды. При оснащении их электроприводом появляется возможность осуществлять управление дистанционно. Изготавливаются из чугуна, стали, нержавейки или сплавов цветных металлов. Выбор материала, из которого будет изготовлено устройство запорной арматуры, зависит от того, щелочная или кислая среда будет транспортироваться по трубопроводу.

4. Запорный вентиль предназначается для полного перекрытия потока. С его помощью невозможно осуществить регулирование рабочего давления. Вентиль должен быть всегда полностью открыт или закрыт. Золотник и шпиндель, составляющие систему, перекрывают поток параллельно его направлению для предотвращения гидроударов. Вентили для систем с высоким давлением приваривают к толстостенным трубам. Также возможно соединение фланцевыми патрубками и муфтами. Последнее распространено в трубопроводах для транспортировки воды, воздуха или пара температурой не выше 50 градусов с обязательным уплотнением чугуна кожаным, резиновым или паронитовым кольцом.

Детали, изготовленные из латуни, немного весят и работают при высоких показателях сжатия, обеспечивая 100% перекрытие.

Герметизация в таких системах может обеспечиваться:

• сильфоном;
• диафрагмой;
• сальником.

Типы запорной арматуры включают в себя также те специальные вентили, задвижки и заслонки которые эксплуатируются на трубопроводах, по которым движутся агрессивные вещества. Для таких изделий чаще всего используют устойчивую к кислоте и щелочи латунь.

Детали из сильфона применяют при необходимости обеспечения герметичности соединения, выдерживания высоких температур и предотвращения возможной утечки.

Антикоррозийные свойства также крайне важны для арматуры, используемой в агрессивных средах, поэтому зачастую допускается применение фланцевых, фарфоровых и диафрагмовых вентилей с резиновым покрытием.

Газовая запорная арматура

Газовая запорная арматура – неотъемлемая часть в газотранспортной системе, функция которой – включение или отключение газа, изменение направления его потока, управление давлением или количеством проходящего продукта.

К арматуре, которая будет использоваться в газопроводах, предъявляется требование к герметическому отключению существующих участков в газовых трубопроводах. Поэтому краны, задвижки, обратные клапаны и вентили должны пройти сертификацию и быть изготовлены из высококачественных материалов, ведь от их надежности зависит, не произойдет ли сбой в работе, который приведет к загрязнениям атмосферы или взрыву газа.

Запорная арматура назначение, классификация. Обозначение запорной арматуры.

Запорная арматура служит для управления потоками газов и жидкостей в трубах путем изменения поперечного сечения. Арматуру классифицируют по назначению, конструктивным особенностям, материалам изготовления, другим основаниям.

Назначение запорной арматуры.

Различают следующие виды запорной арматуры:

• регулирующая – служит для регулировки потока жидкости или газа (краны, затворы, регулирующие клапаны); • запорная – служит для прекращения движения жидкости/газа в трубопроводе (заслонки, вентили задвижки, краны); • предохранительная – применяется для сброса избыточного объема вещества при превышении давления (мембранные предохранители, предохранительные, перепускные клапаны); • защитная – отключающая участок трубопровода при выходе параметров за допустимые пределы (обратные, отсечные клапаны, пневмозадвижки); • фазоразделительная – служит для разделения веществ в разных агрегатных состояниях (маслоотделители, вантузлы, конденсатоотводчики); • смесительно-распределительная – применяется для разделения или смешивания потоков жидкостей/газов (краны-смесители, клапаны); • контрольная – используется для определения наличия и уровня жидкостей (краны спускные, датчики уровня).

Классификация запорной арматуры.

Исходя из характеристик и конструктивных особенностей, запорную арматуру подразделяют по:

• областям применения на общепромышленную, сантехническую, специального назначения и т.д.; • способам уплотнения на мембранную, сальниковую, шланговую; • материалам изготовления корпуса на чугунную, стальную, алюминиевую, медную, латунную, бронзовую, керамическую, стеклянную; • способам управления – ручное, дистанционное, с помощью привода; • способам присоединения к трубопроводу – на муфтах, фланцах, штуцерах, патрубках; • максимальному давлению – вакуумная, низкого, среднего, высокого, сверхвысокого давления (до 0,1, до 1,5, до 10, до 80, от 80 МПа соответственно); • температурному диапазону – криогенная (до -160 градусов), жаропрочная (свыше +700 градусов) арматура, арматура высоких (300 – 700 градусов), средних (-50 – 300 градусов), низких (-10 – -50 градусов) температур.

Обозначение запорной арматуры.

В обозначение арматуры входят чередующиеся группы цифр и букв:

• первая группа цифр – тип арматуры; • группа букв – материал корпуса; • вторая группа цифр – обозначение модели (если в группе 3 цифры, первая указывает тип привода); • вторая группа букв – материал уплотняющих поверхностей.

Типы арматуры обозначаются следующим образом:

• 10, 11 – спускной и трубопроводный краны; • 12 –указатель уровня жидкости; • 13, 14, 15 – запорный, 22,24 – отсечной, 16 – обратный, 17 – предохранительный, 20 – перепускной, 23 – распределительный, 25, 26 – регулирующий, 27 – смесительный клапаны; • 19 – затвор; • 21, 18 – регулятор давления; • 30,31 – задвижка, 33 – шланговая задвижка; • 32 – поворотный затвор; • 40 – элеватор; • 45 – отводчик конденсата.

Материал корпуса обозначают следующими буквами:

• нж – нержавеющая, с – обычная, лс – легированная сталь; • ч – обычный, вч – высокопрочный, кч – ковкий чугун; • ск – стекло; • а – алюминий; • тн – титан; • Б – бронза, латунь; • п – пластик; • к – фарфор; • вп – винипласт; • мн – монель-металл.

Материалы уплотнительных поверхностей имеют следующие обозначения:

• мн – монель-металл; • бр – бронза, латунь; • нт – нитрированная, нж – нержавеющая сталь; • ст – стеллит; • бт – баббит; • к – кожа; • р – резина; • ср – сормайт; • э – эбонит; • п – пластик; • фт – фторопласт; • вп – винипласт.

Тип привода обозначают следующими цифрами:

• 0 – дистанционной управление; • 3 –ручной с червячной, 4 – с зубчатой, 5 – с конической передачей; • 6 – пневматический; • 8 – электромагнитный; • 7 – гидравлический; • 9 — электрический.

К примеру, обозначение 30ч39р расшифровывается, как задвижка чугунная 39-ой модели с резиновым уплотнителем, а обозначение 16ч6п – клапан обратный, чугунный 6-ой модели с пластиковыми уплотнительными поверхностями.

Особенности врезки в металлический газопровод

Врезку в центральную ветвь из металлических труб проводят после составления эскиза будущих работ и подготовки всех материалов, которые пригодятся в процессе исходя из выбранного способа присоединения.

В первую очередь делают очистку рабочей поверхности. При этом удаляют абсолютно все лишнее с места, выбранного для подключения к газопроводу: мусор, краску, ржавчину. Далее, проводят разметку места врезки, проставляя отметки. Делают необходимые отверстия.

После этого хорошо обрабатывают скважины. Во время рассечения поверхности трубы щели тщательно обмазывают глиной. Это требуется для минимизации риска воспламенения сочащегося газа во время проделывания разреза.

Проделанные отверстия как можно скорее закупоривают асбестово-глиняной заглушкой, а место, подвергшееся обработке, быстро охлаждают.

Соединение труб следует выполнять так, чтобы добиться предельно точного пересечения осей трубопроводов

Следующим этапом работ будет монтаж отключающего устройства. После остывания металла вынимают заглушку, дабы иметь возможность вынуть из газопровода участок отрезанной трубы.

Теперь, в образовавшуюся щель устанавливают отключающее устройство. Оно состоит из комплекта резиновых и деревянных дисков и мешочков, наполненных глиной вязкой консистенции.

Далее устанавливают патрубок. Закрыв отверстие отключающим устройством, начинают проделывать основное отверстие, предназначенное для подключения новой трубы. В первую очередь необходимо сверить соответствие диаметра, поскольку иногда разметку приходится корректировать.

Далее делают отверстие и монтируют патрубок. Его стыковые соединения заваривают сваркой с двух боков и закрывают задвижку, имеющуюся на нем. После заделывают отверстия.

Завершив монтаж патрубка, приступают к привариванию новой трубы. Перед этим удаляют металлический шлак, образовавшийся после проделывания основного отверстия. Очистив поверхность трубопровода, устанавливают новую трубу в отверстия и, обмазав глиной, делают сварочные швы.

Далее берут водный раствор мыла и тщательно промазывают им новые швы, убеждаясь в их герметичности и отсутствии утечки голубого топлива.

Стыки труб следует тщательно проверить на отсутствие утечки голубого топлива посредством смазывания их раствором мыла с водой

Если утечка газа не наблюдается, приступают к завершающему этапу работ, то есть, засыпают траншею. Однако, это не такая простая операция, как кажется, на первый взгляд.

Засыпка траншеи тоже должна осуществляться в соответствии с нормами, приведенными ниже:

• по окружности места врезки шарового крана и соединительной трубы необходимо произвести засыпку мягкого грунта слоем толщиной более 20 см и уплотнить его;
• окончательную засыпку траншеи грунтом категорически запрещено производить бульдозером либо иной тяжелой строительной техникой.

Наезд упомянутой техники на слой грунта, закрывающий место врезки, и трубы, идущие от него, а также на шаровой кран, выдающийся над поверхностью грунта, строжайше запрещен.

Назначение газовой арматуры и оборудования

Газовая арматура и газовое оборудование предназначаются для установки на трубопроводах применяющихся для транспортировки, снабжения и распределения голубого топлива. С помощью этих механизмов включается и отключается подача, изменение давления, количества, направления газового потока. Арматуре присущи такие основные характеристики, как номинальное давление (условное) и номинальный диаметр.

Под номинальным давлением берется max давление при температуре 20 град., при котором гарантируется длительная служба разных соединений элементов и узлов с трубопроводом. Условный проход (DN) – это характеристика, которая используется в трубопроводных сетях в качестве общего параметра соединяемых частей.

Газовый трубопровод включает в себя не только трубы, но и большое количество газовой арматуры, которая обеспечивает его надежное функционирование

Большая часть разновидностей арматуры состоит из запорного или же из дроссельного устройства. Это конструкции в виде корпуса снаружи закрытого крышкой.

Внутри корпуса перемещается затвор. В результате перемещения затвора относительно его седел меняется площадь участка, через который газ проходит. Этот процесс вызывает изменение гидравлического сопротивления.

Простая конструкция, доступная стоимость и возможность использовать газовые заслонки в большом диапазоне температур – вот основные достоинства газовых заслонок

Соприкасающиеся во время отключений частей газопровода поверхности затвора и седла носят название уплотнительных. В устройствах дроссельного типа поверхности затвора и седла, которые, в свою очередь, образуют регулируемый проход для транспортировки рабочей среды, носят название дроссельных.

Линзовый компенсатор

1 — патрубок; 2 — фланец; 3 — рубашка; 4 — полулинза; 5 — ребро; 6 — лапа; 7 — гайка; 8 — тяга

Линзовые компенсаторы изготавливают сваркой из штампованных полулинз. Для уменьшения гидравлических сопротивлений и предотвращения засорения внутри компенсатора устанавливают

направляющий патрубок, приваренный к внутренней поверхности компенсатора со стороны входа газа. Нижняя часть линз через отверстия в направляющем патрубке заливается битумом для предупреждения скопления и замерзания в них воды.

При монтаже компенсатора в зимнее время его необходимо немного растянуть, а в летнее — сжать стяжными тягами. После монтажа тяги надо снять. Компенсаторы при установке их рядом с задвижками или другими устройствами обеспечивают возможность свободного демонтажа фланцевой арматуры и замены прокладок (рисунок ниже).

Советы по выбору

Практически в быту встречаются два вида регулирующей арматуры: смесители и регуляторы температуры для батарей отопления (термовентиль). При выборе смесителя стоит выбирать рычажную конструкцию – она прослужит больше. Оптимальный материал – бронза (загляните внутрь – характерный золотисто-желтоватый цвет ни с чем не спутаете). Качество элитных дорогих моделей гарантирует их долговечность, но цена перевешивает их долговечность – и на отечественном рынке можно подобрать качественное изделие.

Не стоит руководствоваться только соображениями экономии – терморегулятор в будущем уменьшает расходы на отопление и его стоимость полностью окупится.

Виды комплектующих и их предназначение

Классификация всей трубопроводной арматуры осуществляется по следующим критериям:

• Способу перекрытия рабочей среды;
• Области применения;
• Методу управления;
• Величине давления;
• Виду материала;
• Способу присоединения.

Использование каждого подвида возможно только при строгом соблюдении стандартов. По способу перекрытия классификация комплектующих осуществляется по следующим разновидностям:

• Задвижки;
• Краны;
• Вентили;
• Заслонки.

Трубопроводная арматура

У задвижки запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Их применяют на тех трубопроводах, по которым перекачивают:

• Нефть;
• Газ;
• Воду;
• Потоки пара.

Для передачи пара на промышленные предприятия, такие как тепловые, атомные электростанции, системы парового отопления, применяется паропровод. На данный момент большой популярностью в использовании пользуется запорная арматура с электроприводом. Электропривод приводит задвижку в открытое либо закрытое положение дистанционно, с использованием пульта.

Все краны устанавливаются на водных, нефтяных либо газовых магистралях. Краны бывают двух подвидов – шаровые и пробковые.

Шаровая запорная арматура – это один из самых современных, высококачественных и прогрессивных видов фитингов с высокой степенью герметичности.

Запорные вентили

Преимуществами шаровых кранов является:

• Высокая степень герметичности;
• Простая конструкция;
• Небольшие размеры;
• Безопасность и надежность работы;
• Оптимальная цена.

Запорный вентиль необходим для полного перекрытия рабочей среды, потому как он не может регулировать рабочее давление магистрали. Запорные вентили используются на магистралях, где происходит подача воды, пара или воздуха.

Запорные заслонки используют на магистралях большого диаметра при невысоком давлении рабочей среды. Требования к герметичности у них намного меньше.

По величине давления устройства бывают вакуумные, низкого, среднего и высокого давления. Запорная арматура высокого давления широко востребована в нефтеперерабатывающей, газодобывающей, химической промышленности.

Зачем нужны термозапорные клапаны?

Термозапорные клапаны – устройства, представляющие собой запорную газовую арматуру. Они автоматически перекрывают газопровод, ведущий ко всем приборам, работающим от газа.

Все «заглушки» маркируются как КТЗ с определенным набором цифр после букв. Вторая цифра указывает на диаметр газовой трубы, для которой может подойти данный механизм.

Назначение термозапорного клапана

Основное назначение КТЗ – перекрытие подачи газа к оборудованию в случае пожара. Что помогает не только защититься от взрыва, но и не дает увеличиться площади возгорания вдвое и более.

Если же запорный клапан находится в открытом положении, то само по себе устройство никак не препятствует прохождению горючего вещества к приборам и технике.

Термозапорные механизмы монтируются на трубопроводы, где максимальное давление может составлять  0,6 МПа – 1,6 МПа.

Термозапорный клапан резьбового типа. Применяется для оборудования с меньшим давлением (до 0,6 МПа). Они чаще всего используются для бытовых нужд

КТЗ фланцевого типа, который используется в трубопроводах с высоким давлением (приближенным к максимуму). Чаще применяется на промышленных объектах

Далее обозначим назначение запорной арматуры, предписываемое правилами пожарных инстанций.

В нормативах по правилам пожарной безопасности существует регламент, который подразумевает использование клапанов:

• На оборудовании всех магистралей газа природного происхождения. Предполагаются любые типы систем (сложность, разветвленность), любое количество приборов-потребителей.
• Для обеспечения защиты различных газифицированных объектов и устройств, работающих от газа. В данном случае применимы клапаны, которые рассчитаны на автоматизацию (срабатывание) при достижении температурного режима в помещении до 100 °C.
• Монтаж термозапорных модулей на входе в помещение.

В соответствии с ППБ-01-03 (Правила пожарной безопасности) термозапорные устройства должны монтироваться во всех помещениях, где есть газопровод. Однако сюда не относятся здания V категории огнестойкости.

Также не обязательна установка КТЗ в зданиях, где трубопроводы оснащены электромагнитными клапанами. Их, как правило, размещают вне здания, и если возникает воспламенение внутри строения, срабатывает газовый анализатор, после чего подача газа прекращается.

Следует понимать, что КТЗ – это не очередной российский «тренд». Использование этих устройств на различных объектах хозяйствования, где существует газовое оборудование, является обязательным в таких странах мира, как Германия, Франция, США и т.д.

Где применяется термозапорный клапан?

Область применения термозапорных газовых заглушек – это, в первую очередь, трубопроводы, подводящие газ к разным по назначению приборам, в которых сжигается газ (бытовые и промышленные приборы не зависимо от типа).

Установка КТЗ на любом газопроводе не допустима вне пределов помещения, после монтажа какой-либо другой газовой арматуры, также на байпасах, в смежных помещениях и там, где рабочая температура воздуха при действии газового оборудования может достигать более 60 °C.

Важно не нарушать правила монтажа – на газопроводе первым устанавливается запорный клапан, и только после него остальная газовая арматура, приборы и оборудование

Располагать клапан можно в разных положениях, только стоит обращать внимание на стрелку-указатель, нанесенную производителем на корпусе

Термозапорный клапан с резьбовым соединением. Стрелки на стальном элементе при выполнении монтажа на газопровод должны соответствовать направлению потока газа

Здесь видно расположение КТЗ на трубопроводе. Монтаж клапана в обязательном порядке выполняется первым на вводе газопровода, либо на отводе от стояка

По отношению к горизонту расположение установленного клапана может быть любым. О правилах установки КТЗ более подробно мы расскажем далее.

Термозапорные клапаны имеют особую конструкцию, которая позволяет устройству автоматически перекрывать подачу газа в нужный момент. Если поближе познакомиться с конструктивными особенностями клапанов, можно быстрее понять суть их действия. Далее разберем все более подробно.

Какие трубы можно использовать?

Современные газопроводы могут изготовляться из различных материалов, но к востребованным относятся только два из них: сталь, полиэтилен. Причем, в неоднократно упоминавшемся СП рекомендовано отдавать предпочтение трубам из последней разновидности материала.

На фото изображены стальные трубы. Еще недавно они были наиболее востребованными, но сегодня их активно вытесняют более эффективные, надежные и безопасные полиэтиленовые аналоги

Причина востребованности полиэтиленовых труб в том, что они не подвержены воздействию блуждающих токов и более устойчивы к коррозии. Благодаря чему сохраняют свои рабочие характеристики весь срок эксплуатации.

Перечисленные особенности важные – они снижают эксплуатационные расходы и делают газопровод более безопасным.

Защита стальной трубы от коррозии. Все указанные слои существенно продлевают срок службы, но делают прокладку более дорогой и трудозатратной. Особенно в сравнении с полимерной трубной продукцией

Для сравнения стальные трубы, согласно требованиям профильного СП, должны быть защищены от:

• подземной (грунтовой, почвенной) коррозии — это положение актуально для всех подземных газопроводов;
• коррозии вызванной, так называемыми, блуждающими токами — это правило действует в отношении подземных газопроводов;
• атмосферной коррозии — требование действует в отношении надземных газопроводов.

Защита труб и других элементов, изготовленных из стали, процедура обязательная.

Об этом сказано в СП 62.13330.2011, который ссылается на:

• ГОСТ 9.602-2005, где изложены требования по борьбе с коррозией в случае с подземными газопроводами.
• СНиП 2.03.11-85 – в этом документе указаны правила по защите надземных стальных трубопроводов.

В каждом из перечисленных документов повторяется требование о том, что меры по предотвращению коррозии обязательные.

Полиэтиленовые (полимерные) трубы удобны во всем, начиная с транспортировки. А главное они нейтральные к воздействию агрессивных грунтов и блуждающих токов, которые являются наиболее частыми причинами сокращения срока службы их стальных аналогов. Поэтому использовать их рекомендуют даже в отечественных профильных документах

Так в ГОСТ 9.602. 2005 написано, что укладка стальных труб любого газопровода невозможна, если они не покрыты защитным слоем, для создания которого используются:

• битумные мастики;
• каменноугольные мастики;
• полимерные рулонные материалы;
• полиэтиленовое напыление.

Более подробно вопрос изоляции стальных газопроводов мы рассмотрели в нашей статье: Изоляция стальных газопроводов: материалы для изоляции и способы их нанесения.

Для защиты от блуждающих токов используют катодную поляризацию. Она должна быть выполнена не позже 1 месяца с момента, когда стальной элемент конструкции был уложен в траншею.

Для надземных газопроводов борьба с коррозией должна начинаться еще на этапе проектирования. Так в СНиП 2.03.11-85 сказано, что даже конструкция опор должна быть разработана таким образом, чтобы уменьшить воздействие влаги, ее скопление. А также необходимо исключить скопление и застой агрессивных газов.

И без всего перечисленного газопровод к эксплуатации допущен не будет. То есть, защита от коррозии является не менее важным элементом создания газопровода, чем глубина траншей под газопровод при проведении трубы в частный дом или в любое другое здание.

Нержавеющая трубопроводная арматура

Запорная промышленная арматура, произведенная из нержавеющей стали, незаменима при транспортировке многих рабочих сред. Она очень прочна, инертна к агрессивным веществам, устойчива к опасно повышенным температуре и давлению, имеет хорошие износостойкие показатели, не поддается коррозии. С учетом таких характеристик, не удивительно, что механизмы из этого материала стали основными рабочими узлами в нефтегазовой, фармацевтической, пищевой и химической промышленностях. Широко нержавеющая арматура применяется и на АЭС.

Понятно, что такие механизмы могут применяться и в отопительных, и в бытовых системах, снабжающих объекты водой и теплом.