Назначение

Запорная арматура — это тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного или частичного перекрытия потока рабочей среды с заданной герметичностью. Она является наиболее часто используемым видом арматуры, составляя примерно 80 % от общего объема применяемых арматурных изделий.

К запорной арматуре также относятся пробно-спускные и контрольно-спускные устройства, которые используются для контроля уровня жидкости в ёмкостях, отбора проб, удаления воздуха из верхних полостей, дренажа и других целей.

Эксплуатация трубопроводной арматуры

Типы арматуры

Типы арматуры, которые на текущий момент закреплены в нормативной документации, межгосударственных стандартах. Всего их 4, и классификация того или иного изделия происходит по двум признакам:

1. Направление движения запирающего элемента по отношению к направлению среды.
2. Форма запирающего элемента. 

Краны

На сегодняшний день наиболее распространенным типом арматуры являются краны. Основной принцип их работы заключается в запирании с помощью поворота запирающего элемента вокруг своей оси.

Типы кранов:

1. Шаровый кран
2. Конусный (игольчатый) кран

Все эти виды кранов объединяет общая характеристика: запирающий элемент представляет собой тело вращения. Запирание в кране происходит путем поворота ручки, которая передает усилие на запирающий элемент, например, на шар.

Преимущества:

• Простота конструкции: Краны обычно имеют простую конструкцию и надежны в эксплуатации.
• Быстрое открытие и закрытие: Поворот запирающего элемента (например, шара или конуса) позволяет быстро изменять состояние потока.
• Низкое сопротивление потоку: При полностью открытом кране поток среды практически не встречает сопротивления.
• Универсальность: Шаровые и конусные краны могут использоваться для управления различными жидкостями и газами, что делает их универсальными для разных сфер.

Недостатки:

• Ограниченные возможности регулирования потока: Краны чаще всего служат для полного открытия или закрытия потока, и не предназначены для точного регулирования.
• Риск засорения: В случае работы с вязкими или загрязненными жидкостями запирающий элемент (например, шар) может засоряться или повреждаться.

Задвижки

Следующим широко распространенным типом арматуры является задвижка, которая имеет один ключевой признак, отличающий ее от других видов арматуры. Этот признак заключается в том, что запирание потока в задвижке происходит путем перемещения запирающего элемента в направлении, перпендикулярном потоку среды.

Принцип работы задвижки:

• Запирающий элемент, например, клиновая задвижка, перемещается вверх или вниз для открытия и закрытия потока.
• Открытие задвижки происходит, когда запирающий элемент (клин) поднимается вверх.
• Закрытие задвижки происходит, когда запирающий элемент перемещается вниз.
• Это движение перпендикулярно направлению потока среды, что является отличительной особенностью задвижек.

Типы задвижек:

1. Задвижки с выдвижным шпинделем (штоком):

   • При повороте штурвала шпиндель выдвигается вверх вместе с запирающим элементом.
   • Резьба находится в непосредственном контакте со штурвалом.

2. Задвижки с невыдвижным шпинделем:

   • Перемещение запирающего элемента происходит внутри корпуса, и шпиндель не выдвигается.
   • Резьба находится внутри корпуса и взаимодействует непосредственно с запирающим элементом.

Основное различие между этими типами заключается в расположении и взаимодействии резьбы: в задвижках с выдвижным шпинделем резьба контактирует со штурвалом, а в задвижках с невыдвижным шпинделем – внутри корпуса.

Преимущества:

• Высокая герметичность: Задвижки обеспечивают хорошую герметичность в закрытом положении, что особенно важно при работе с высокими давлениями.
• Подходит для больших диаметров трубопроводов: Задвижки могут быть использованы для крупных трубопроводных систем, где необходимо надежное запирание.
• Механизм сдвига: Перемещение запирающего элемента вверх или вниз помогает избежать эрозии и повреждений, которые могут возникнуть при вращении, как в кранах.

Недостатки:

• Медленное действие: Открытие или закрытие задвижки требует больше времени и усилий по сравнению с кранами.
• Большие габариты: Задвижки занимают больше пространства и могут быть неудобны для использования в ограниченных пространствах.
• Потребность в усилии: Для работы с задвижкой требуется значительное усилие, что может быть неудобно в автоматизированных системах.

Клапаны

Следующим типом арматуры является клапан, который отличается особым принципом запирания среды. Клапан запирает поток путем перемещения запирающего элемента параллельно потоку среды.

Принцип работы клапана:

• В разрезе клапана видно, как поток среды изменяет своё направление, проходя через арматуру.
• Поток среды, заходя в арматуру, сначала меняет своё направление, становясь параллельным движению запирающего элемента, который называется «золотником».
• Перемещение золотника позволяет прижать его к седлу клапана, тем самым запирая поток.
• Когда клапан находится в открытом состоянии, среда проходит через седло, меняет направление и продолжает движение по трубопроводам.

Основная особенность клапана заключается в том, что его запирающий элемент перемещается параллельно потоку, что отличает его от других типов арматуры, таких как задвижки и краны, где движение элемента происходит перпендикулярно потоку.

Преимущества:

• Точная регулировка потока: Клапаны позволяют точно контролировать поток рабочей среды, так как запирающий элемент (золотник) может перемещаться вдоль потока.
• Компактность: Клапаны обычно имеют компактные размеры, что позволяет использовать их в ограниченных пространствах.
• Подходят для различных сред: Клапаны могут использоваться для различных типов рабочих сред, включая жидкости и газы.

Недостатки:

• Механическое изнашивание: Из-за постоянного контакта золотника с седлом, клапаны могут со временем изнашиваться, что снижает их эффективность.
• Зависимость от герметичности: Для обеспечения надежного запирания важна высокая герметичность, иначе это может привести к утечкам.
• Трудности в обслуживании: Регулировка и обслуживание клапанов может быть сложным и требует специального оборудования.

Дисковый затвор

Четвертым типом арматуры является дисковый затвор. Как следует из названия, его конструкция связана с диском, который играет ключевую роль в процессе запирания потока.

Принцип работы дискового затвора:

• Дисковый затвор запирает поток рабочей среды путем поворота запирающего элемента (диска) вокруг своей оси.
• Диск вращается, изменяя направление потока и тем самым его запирая.

Типы дисковых затворов:

1. Дископоворотные затворы: в этих конструкциях ось диска совмещена с осью вращения шпинделя.
2. Эксцентриковые дисковые затворы: в этих затворах диск смещен относительно оси вращения шпинделя. Эксцентриковость может быть двух- или трехэксцентриковой.
   • Основное отличие эксцентриковых затворов от обычных заключается не только в смещении, но и в форме самого диска, что оказывает влияние на эффективность работы затвора.

Преимущества:

1. Относительно малые габариты
2. Небольшой вес 
3. Совмещение функций запорной и регулирующей арматуры.
4. Конструкция — простота ремонта и замены уплотнений
5. Наличие больших диаметров

Особенно малыми габаритами и весом обладают межфланцевые затворы. Например, задвижка имеет гораздо больший вес и габариты. 

Недостатки:

1. 1. В открытом положении запирающий элемент в форме диска перекрывает часть проходного сечения, что ухудшает гидравлические характеристики трубопровода и затрудняет его механическую очистку и диагностирование
   2. Высокое гидравлическое сопротивление при повороте диска. У затворов больших диаметров DN 350 и выше — для открытия и закрытия запирающего элемента требуется преодолевать большое гидравлическое сопротивление.

Материальное исполнение для установок

Эксплуатация трубопроводной арматуры

Для обеспечения надежной работы трубопроводной арматуры, особенно в системах с газами и агрессивными жидкостями, необходимо регулярно проверять ее работоспособность. Особенно это важно для арматуры, используемой на газопроводах.

Регулярные проверки и опробования:

• Периодичность проверки: Арматура должна проверяться ежеквартально в рабочих условиях, независимо от состояния рабочей среды.
• Проверка герметичности: Особое внимание уделяется герметичности сальникового устройства, а также исправности затворного механизма.
• Нормативы: Проверка не включает тестирование герметичности уплотнительных поверхностей, если они не влияют на безопасную эксплуатацию.