Как выбрать трубопроводную арматуру

Среди всего многообразия водопроводной арматуры свой выбор лучше остановить на арматуре от проверенных производителей. В противном случае «экономия» может вылиться в непрекращающийся процесс ремонта магистрали.

Итак, задаваясь вопросом, как выбрать трубопроводную арматуру, не помешает заранее изучить все вводные данные.

1. Для начала определяется функциональное назначение трубопровода, его технические показатели: оптимальная температура, окружающая среда, номинальное давление и другие факторы.
2. Подбирается метод управления водопроводной арматурой, тип применяемого привода.
3. Выбирается материал изготовления деталей корпуса (латунь, чугун, нержавеющая сталь, сплав титана и другие)
4. Подбираются необходимы элементы: клапаны, вентили, затворы, краны и др.
5. Выбирается способ состыковки трубы с арматурой с помощью соответствующих соединителей: патрубка, муфты, фланца и др.

Как выбрать трубопроводную арматуру с учетом выполняемых ею функций

Трубопроводная арматура представляет собой комплекс элементов, обеспечивающих возможность смены сечения трубопроводного просвета. Ее задачей является управление движением потоков транспортируемого вещества с учетом характеристик температуры, давления, мощности и условий окружающей среды.

Функционально трубопроводная арматура бывает:

• Запорной – способна отсекать течение транспортируемого вещества и обеспечивать свободное прохождение жидкости или газа при открывании элемента арматуры (вентиля, крана или заслонки). Данный тип арматуры является важнейшим элементом системы любого трубопровода.
• Регулирующей – способна изменять значения температуры, силы течения, нормы давления, расхода жидкости или газа. К элементам такой арматуры относят: уровневые регуляторы, клапаны, конденсатоотводчики, вентили. Давление в трубопроводе регулируется при помощи дроссельной арматуры.
• Предохранительной – когда давление увеличивается до максимально допустимого значения, автоматически открывается клапан сброса переизбытка транспортируемого вещества. К такому типу арматуры относят: мембранные предохранители, перепускные и предохранительные клапаны.
• Защитной – ее функция состоит в своевременном отключении оборудования или перекрытии участка трубопровода в случае возникновения аварийных ситуаций (критическая смена параметров транспортируемого вещества), а также в предотвращении обратного потока жидкости или газа в трубопроводе. К такому типу арматуры относят: пневматические задвижки, обратные и отсечные клапаны.
• Фазоразделительной – способствует разделению наполнителя трубопровода по фазам состояния вещества: конденсат, газ, воздух и масло.
• Распределительно-смесительной – направляет транспортируемую среду в необходимое русло или соединяет несколько потоков в один. К такому типу арматуры относят: смесители, распределительные клапаны (или краны), трехходовые арматуры.

• Контрольной – следит за движением транспортируемого вещества, его уровнем, температурой, давлением и другими характеристиками трубопроводной системы. К такому типу арматуры относят спускные краны, датчики уровня.

Выбираем трубопроводную арматуру по способу управления

Давайте разберемся с тем, как выбрать трубопроводную арматуру по типу управления. На это влияют следующие параметры: поставленные задачи, уровень автоматизации процесса транспортировки, расположение арматуры в системе трубопровода и применяемого источника питания.

В зависимости от расположения привода управления относительно самой арматуры выделяют:

• местное расположение – встроенный или насадной;
• дистанционное расположение (колонковое) – приводится в действие дистанционной механической передачей.

По типу воздействия различают ручные и механические приводы:

• Ручной. Представляет собой маховик (может быть в виде рукоятки), расположенный на шпинделе или вале редуктора (иногда на ходовой гайке арматуры). Шпиндель может иметь квадратный наконечник под маховик, ключ или рукоятку. Если для управления системой нужны большие крутящие моменты, используют червячные или зубчатые типы редукторов.
• Механический. Этот тип приводов имеет свою субклассификацию. Различают: гидравлический, пневматический и электрический приводы. Но каким бы ни был источник воздействия, привод конвертирует энергию в механическую (вал на выходе привода выступает в качестве источника поступательного движения), передавая ее ходовой гайке или шпинделю арматуры. У мембранных и поршневых приводов передача энергии (движения) идет на шток трубопроводной арматуры.

На выбор метода управления влияет и способ передачи команды на привод: с помощью прибора или человеком-оператором. Учитывая этот фактор, выделяют следующие методы:

• Автоматическое управление. При помощи механического привода движение транслируется на арматуру, а сам сигнал управления подается приборами, находящимися в системе управления техпроцессами.
• Данный тип управления подразделяют на две подкатегории: автоматически управляемую и автоматически действующую. В управляемой в качестве энергии для привода может служить гидравлика, пневматика или электрика. В действующей энергию дает сама среда вещества, идущего по трубопроводу. В автоматически управляемой арматуре действия оператора ограничиваются вводом необходимой программы управления и контролем ее выполнения по показаниям приборов.
• Ручное управление. Оператор своим усилием приводит в действие рукоятку (или маховик), определяя факт переключения арматуры значением на приборной панели. Ручной метод управления разделяют на местное и дистанционное в зависимости от близости расположения оператора к ручке или маховику.
• Механизированное управление. Оператор подает сигнал механическому приводу, передавая тем самым движение на арматуру. Момент включения (или отключения) сигнала оператором определяется показаниями контрольных приборов.

В случае редкого использования привода арматуры и свободного доступа оператора к нему иногда используют способ полумеханизированного управления путем передачи движения на арматуру приводом пониженной мощности. Такой метод применим только к дисковому поворотному затвору до контакта с седлом.

Для полной герметизации запорного крана (или клапана) требуется повышение крутящего момента. Ввиду невысокой мощности привода, оператор проводит герметизацию вручную. Из плюсов данного метода можно отметить низкую металлоемкость приводного устройства, небольшие габариты и малый расход электроэнергии. Но существенный минус метода – необходимость в ручной герметизации арматуры – делает его непопулярным в использовании.

Современные трубопроводы в большинстве своем оснащают автоматизированными системами управления.

Большой популярностью среди видов запорно-регулирующей арматуры (с двухпозиционным регулированием) пользуются электроприводы.

Как способ соединения и герметизации влияет на выбор трубопроводной арматуры

По типу стыковки с трубопроводом арматура бывает следующих типов:

• Муфтовый – применим для трубопроводов из полипропилена, полиэтилена и металлопластика, имеющих диаметр не более 80 мм и эксплуатационное давление до 10 атмосфер.
• Фланцевый – отличный способ сцепления болтовой стяжкой. В случае необходимости (ремонт или чистка арматуры) возможна многократная разборка и сборка соединения. Данному типу арматуры требуется лишь плановый осмотр (для выявления возможного ослабления соединения). Недостаток данного типа стыковки в его немалом весе и размере.
• Под приварку – возможность состыковки деталей сваркой, как встык, так и в раструб. Это один из самых герметичных и надежных типов соединений. Широко применим, когда в качестве транспортируемого вещества выступает опасный реагент. Для идеальной оси состыковки используют подкладное кольцо. Метод часто используется в трубопроводах на атомных электростанциях.
• Цапковый – метод стыковки соединителей малого размера в сетях с высоким давлением. Соединение происходит за счет крепежа патрубков к буртику или внешней резьбе.
• Штуцерный – актуален в арматурах с диаметром до 15 мм в трубопроводах лабораторий.
• Ниппельный – стыковка происходит за счет ниппелей.
• Стяжной тип – крепеж происходит посредством гаек и шпилек.

Изучая вопрос, как выбрать трубопроводную арматуру, следует разобраться и в методах герметизации соединений:

• сальниковый – место стыковки штока со шпинделем прессуют набивкой из сальника (для этих целей подходят: волокна из пеньки или асбеста с особой пропиткой, набивка фторопластом);
• мембранный – мембрана в виде эластичного диска прижимается с двух сторон (крышкой и арматурой соответственно);
• сильфонный – уплотнение движимых элементов арматуры происходит при помощи гофро-трубки (сильфонного узла);
• шланговый – принцип герметизации построен на пережиме шланга (в составе арматуры) для остановки потока транспортируемого вещества в трубопроводе.

Как выбрать трубопроводную арматуру в зависимости от области применения

Актуальность трубопроводной арматуры не снижается с течением времени. А сферы ее применения лишь расширяются. Рассмотрим их подробнее:

1. Специальная – производится под конкретные, узконаправленные задачи. Сфера применения такой арматуры: лаборатории, научно-исследовательские институты, оборонная промышленность, атомные станции.
2. Общей направленности – серийно выпускаемая продукция, активно применяемая в жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях, различного рода производствах.

В свою очередь, трубопроводную арматуру для производственных нужд классифицируют на:

• Пароводяную – применима везде, где в качестве транспортного вещества выступает вода. Параметры давления и диаметр трубопровода при этом могут иметь различные значения.
• Газовую – некоторые типы трубопроводов имеют повышенные требования к пожаро- и взрывобезопасности. Газовая арматура применима как раз в таких случаях. Надежность состыковки элементов такой системы отвечает самым высоким требованиям.
• Нефтяную – применима в трубопроводах, по которым транспортируются нефтепродукты, имеет высокие показатели защиты от агрессивных сред.
• Химическую – для изготовления такой арматуры применяют материалы с высокой устойчивостью к окислению. Используют в трубопроводах химических предприятий.
• Энергетическую – арматура, способная работать в системах парового отопления (при рабочей температуре в +500 °С и выше), в системе турбин (с давлением 300 атмосфер и выше).
• Судовую – применима в кораблестроении, для работы в экстремальных условиях (на судах дальнего плавания).
• Резервуарную (дренажную) – используется для сброса давления в резервуарах с транспортируемым веществом.

Как выбрать трубопроводную арматуру по типу перемещения рабочего механизма

В зависимости от типа конструкции можно выделить такие виды водопроводной арматуры:

• Краны – относят к типу запирающих. Выполняют свою функцию, поворачиваясь вокруг собственной оси, и располагаются свободно по отношению к потоку жидкости или газа в трубопроводе.
• Задвижки – смена положения арматуры происходит перпендикулярно потоку жидкости или газа.
• Затворы – представляют собой дископодобные клапаны, герметично перекрывающие поток транспортируемого вещества в трубопроводе.
• Вентили – запорная часть арматуры поворачивается шпинделем (параллельно потоку), постепенно закрывая сечение трубопровода. Различают арматуру клапанного и шарового типа.

Выбираем трубопроводную арматуру, основываясь на технических характеристиках изделий

Перед тем как выбрать необходимый тип водопроводной арматуры, следует изучить ее параметры.

По уровню давления трубопроводная арматура разделяется на:

• вакуумную – ее функция заключается в полной или частичной изоляции вакуумного резервуара от системы откачивания вещества;
• абсолютного давления – используется в приборах для замеров показателей абсолютного давления системы трубопровода (не более 0,1 МПа);
• малого давления – применяют в пластиковых и металлических трубопроводах жилого сектора (не более 1,6 МПа);
• среднего давления – не более 10 МПа;
• высокого давления – не более 100 МПа;
• сверхвысокого давления – более 100 МПа.

По показателю рабочей температуры трубопроводную арматуру разделяют на:

• криогенную – способную работать в условиях от -150 °С и ниже;
• для холодильных установок – рабочая температура такой арматуры находится в пределах от -60 °С до -150 °С;
• арматуру низкой температуры – способна работать в диапазоне температур от -20 °С до -60 °С;
• арматуру средней температуры – способна работать в диапазоне температур до +400 °С.
• арматуру высокой температуры – способна работать в диапазоне температур до +600 °С.
• жаростойкую – с рабочими температурами от +600 °С и выше.

Как выбрать трубопроводную арматуру в зависимости от материала изготовления

Во многих сферах использования трубопроводных арматур, корпус материала, из которого изготавливается арматура, сделан из чугуна. Из него же изготавливают и фланцы. Они более устойчивы к деформации по сравнению со стальными. Чугун также служит основным материалом для производства маховиков (элемент управления арматурой), пробок кранов, уплотнительных колец и т. п.

Проще, пожалуй, упомянуть, где не используется чугунная трубопроводная арматура:

• в магистралях, которые могут подвергаться вибрациям;
• в магистралях с большим диапазоном рабочих температур и частыми скачками температурного режима;
• при обвязке насосных станций для установки на открытом пространстве;
• при обвязке емкостей с токсичными и взрывоопасными веществами.

Это связано с некоторыми ограничениями, вызванными особенностями материала. Чугун, к примеру, не используют с такими активными веществами, как аммиак и хлор, независимо от их состояния. Также чугун не обладает высокой устойчивостью к гидроударам, действию предельно низких температур, резким скачкам давления и мощному механическому воздействию.

При этом трубопроводная арматура из чугуна отлично проявила себя в химической отрасли, где в роли транспортируемого вещества могут выступать определенные кислоты, солевые и щелочные растворы. Чугунная арматура активно применяется и в энергетическом комплексе.

Особую нишу занимают стальные соединительные элементы благодаря своей универсальности и высокой прочности.

Преимущества выбора водопроводной арматуры из нержавеющей стали очевидны:

• имеет высокую степень прочности;
• не подвержена воздействию агрессивных сред;
• не поддается коррозирующему действию;
• не требовательна к температурным режимам;
• имеет высокую износостойкость.

Такая арматура широко применяется в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, фармацевтике и пищевой индустрии, на атомных станциях.

Одним из самых больших плюсов применения нержавеющей стали в изготовлении трубопроводной арматуры является ее инертность по отношению к любой рабочей среде. Особо актуально применение такой арматуры в пищевой отрасли.

Трубопроводная арматура из нержавеющей стали (высоколегированной) монтируется на трубопровод из того же материала. По нему пускают молокопродукты, различные виды растительных масел, алкогольные напитки, питьевую воду. Широко применяется такая арматура при производстве вина и пива (в системах управления давлением и распределительных системах).

Арматура из нержавейки может с успехом применяться и в бытовых системах, жилом и промышленном отоплении.

Трубопроводы из металлопластика соединяют, как правило, фитингами из латуни.

Такой тип арматуры имеет привлекательный внешний вид, минимальные габариты, резьбовые контакты. Арматура имеет маркировку, упрощающую процесс установки арматуры в систему трубопровода. Популярны изделия из нержавеющей никелированной латуни. Как правило, они используются в качестве шаровых вентилей и некоторых видов соединительной арматуры.

Перед тем как выбрать трубопроводную арматуру, изучите все предложения на рынке и остановите внимание на самых проверенных изготовителях, гарантирующих продолжительную эксплуатацию своей продукции.

В трубопроводах из полиэтилена применяется арматура как в системах с напором, так и без него. Популярны элементы с зажимными, фланцевыми и сварными фитингами. По прочности наиболее крепким является сварное соединение полиэтиленовых элементов.

Поток транспортируемого вещества в трубопроводе из полиэтилена или металлопластика регулируется латунными или полиэтиленовыми кранами, заслонками или вентилями, выдерживающими давление в 16 атмосфер и температуру до +80 °С (в системах водопровода с горячей водой). В отличие от нержавеющих, шаровые краны из полиэтилена из-за низкой устойчивости к резким перепадам температуры подвержены деформации.

Для трубопроводов из полипропилена применяют те же типы запорно-регулирующей арматуры, что и для полиэтилена. Они выдерживают давление в 20 атмосфер и предельную температуру до +90 °С. Есть вариации арматуры из полипропилена с обоймой из никелированной латуни горячей прессовки. Она не восприимчива к деформации от теплового воздействия.

Трубопроводы из пластика отлично взаимодействуют с арматурой из того же материала.

Интегрированные в пластиковые детали латунные резьбовые вставки позволяют использовать металлическую арматуру в полипропиленовых и полиэтиленовых трубопроводах. Такая арматура более популярна благодаря своей невысокой стоимости по сравнению с металлическими образцами.

В любом случае, использование того или иного типа трубопроводной арматуры должно подтверждаться нормативными документами (ГОСТом). Для примера, чугунная арматура не применяется в трубопроводах с резкими температурными колебаниями, нельзя использовать ее и при минусовой температуре с веществом, способным к замерзанию. При постоянной работе в условиях низких температур (от -40 °С и ниже) применяют трубопроводную арматуру из сплавов легированной стали.

Как условные обозначения могут помочь в выборе трубопроводной арматуры

Для удобства выбора арматуры для трубопроводов различных типов используют маркировку, разработанную центральным конструкторским бюро арматуростроения (ЦКБА). Она включает основные технические показатели изделий.

Маркировка состоит из определенного цифрового и буквенного набора символов, где первые две цифры – тип арматуры, далее одна или две буквы указывают на материал изготовления, далее одна или две цифры указывают на каталожный номер арматуры и две буквы в конце маркировки говорят об уплотнительном материале или внутреннем покрытии арматуры. При этом римские цифры указывают на конструктивные исполнения арматуры, а арабские – на конструктивные исполнения среды или режима.

Для примера, маркировка 15С979НЖ говорит о том, что перед нами клапан запорный, выполненный из углеродистой стали, имеющий электропривод, каталожный номер 79 и уплотнитель из нержавейки.

Применяются и графические обозначения для описания подробного проектирования или спецификации использования арматуры. Они также разрабатываются ЦКБА. Эти обозначения отражены и в ГОСТах.

Трубопроводная арматура любого типа подбирается под соответствующие условия использования. Она способствует отлаженной и надежной работе систем трубопроводов во всех сферах применения.