Запорная арматура

Запорная арматура служит для перекрытия трубопроводов в целях прекращения движения среды и открытия трубопровода для возобновления течения. Эти операции должны производиться без какой-либо разборки трубопровода. В известной степени запорная арматура допускает также регулирование величины потока. Однако оно недостаточно точно. Когда же требуется изменять расход потока среды с большой точностью, применяют специальную регулирующую арматуру.

Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием внешней силы от руки, электродвигателем, соленоидом, гидро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием транспортируемой среды.

Конструкция и материал запорной арматуры зависит от величины ее прохода, давления, температуры и физико-химических свойств передаваемой среды.

Рисунок 1 - Схемы действия запарной арматуры. а) крана; б) вентиля; в) задвижки.

По характеру работы затвора приводная запорная арматура может быть подразделена на три резко отличающихся типа (рисунок 1). В первом случае (рисунок 1а) затвор (пробка) установлен в корпусе арматуры перпендикулярно ее оси и имеет сквозное отверстие. Открытие и закрытие прохода осуществляется путем поворота пробки на 90⁰. При повороте пробка не перемещается вдоль вертикальной оси корпуса. Во втором случае (рисунок 1б) открытие и закрытие прохода осуществляется с помощью золотника, движущегося перпендикулярно продольной оси потока и открывающего и закрывающего при этом отверстие, расположенное в перегородке, которое разделяет корпус на две части - входную и выходную. У задвижки (рисунок 1в) затвор, имеющий форму клина или выполняемый в виде двух распираемых клином дисков, движется перпендикулярно продольной оси корпуса, изменяя сечение прохода.

Каждый из перечисленных типов запорной приводной арматуры имеет свою специфическую область применения, определяющую давлением, температурой и свойствами среды.

Краны

Чугунный проходной сальниковый кран изображен на рисунке 2. Пробка его плотно сидит в коническом отверстии корпуса. Цилиндрическая часть пробки проходит сквозь сальник и заканчивается «квадратом», на который насаживается стальная (или из ковкого чугуна) рукоятка (ключ), - рисунок 3.

Рисунок 2 - Чугунный проходной Рисунок 3 - Ключ к крану

сальниковый фланцевый кран

1 - корпус; 2 - сальник;

3 - пробка; 4 - болт

Болт, ввернутый в дно корпуса, служит для выжимания пробки, если она не проворачивается с помощью ключа при ослабленных болтах сальника. Сальник уплотняется набивкой из просаленного льна, асбестового шнура или другого материала, стойкого к действию транспортируемой среды.

Рисунок 4 - Кран с паровым Рисунок 5 - Чугунный

обогревом: 1 - пробка; 2 - корпус; гуммированный кран.

3 - сальник; 4 - болт. 1 - корпус; 2 - сальник;

3 - пробка; 4 - покрытие.

Изготовляются также натяжные краны, в которых усилие, необходимое для уплотнения поверхностей корпуса и пробки, создается с помощью гайки, расположенной на нарезанном цилиндрическом конце пробки, проходящим сквозь донышко корпуса. Натяжные краны не могут обеспечить надлежащей герметичности при тех давлениях, которые обычно. требуются в условиях химического производства. Они применяются главным образом в тех случаях, когда давление в трубопроводе не превосходит сотых долей МПа.

Изображенный на рисунок 2 кран присоединяется к трубопроводу с помощью фланцев. Существуют также муфтовые краны с резь6ой на концах. Применяются они реже фланцевых.

Краны изготовляют не только из серого чугуна, но и из многих других материалов: высококремнистого чугуна, нержавеющих сталей, керамики, стекла, фарфора, пластмасс, графита.

На рисунке 4 показан кран с паровым обогревом, применяемый на трубопроводах, предназначенных для передачи легко застывающих продуктов. Корпус крана имеет паровую рубашку, сообщающуюся с приливами - фланцами, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси прохода крана. Эти фланцы присоединяются к линиям пара и конденсата.

Чугунный кран для передачи коррозионно-активных сред (например, соляной и серной кислоты) показан на рисунке 5. Смачиваемые средой поверхности корпуса и пробки этого крана защищены слоем твердой резины (эбонита) или фаолита. Эти краны рассчитаны на давление 0,25 МПа (2,5 кгс/см2). Гуммированные краны применяют при температуре до 600С, фаолитированные - до 1000С.

Рисунок 6 - Керамиковый бронированный Рисунок 7 - Кран с принуди

кран: 1,2 нажимные болты; тельной смазкой. 1 - корпус;

3 - углубление в корпусе; 2 - сальник; 3 - отверстие для

4 - отверстие для стока просочившейся смазки; 4 - пробка.

кислоты.

Несколько отличается от описанных выше керамиковый кран, заключенный в чугунную оболочку (рисунок 6). Этот кран не имеет сальника. Нажатие, необходимое для уплотнения пробки в корпусе, осуществляется нажимным болтом, ввернутым в верхнюю скобу. Перед каждым открытием крана этот болт ослабляют, а нижний болт слегка подтягивают, что облегчает поворот хрупкой керамиковой пробки. Чугунная оболочка крана состоит из двух частей, соединенных болтами. Пространство между керамиковым корпусом и оболочкой заполняется кислотоупорным составом.

Ввиду отсутствия сальника возможно просачивание среды из-под пробки наружу. Для предупреждения коррозии чугунной оболочки в заполнителе предусматриваются каналы, отводящие просачивающуюся среду в поддон, подвешиваемый под краном.

Пробку поворачивают за головку, имеющуюся в верхней ее части. Вследствие хрупкости керамики применять для этой цели какие-либо рычаги не разрешается.

Керамиковые краны устанавливают на кислотопроводах. Из-за недостаточной герметичности применение их следует ограничить легкими случаями эксплуатации (например, в безнапорных трубопроводах).

Рисунок 8 - Трехходовой фланцевый кран.

1 - корпус; 2 - сальник; 3 - пробка.

На рисунке 7 изображен кран с принудительной смазкой. Эти краны, в отличие от ранее рассмотренных, имеют на конических поверхностях систему канавок, заполненных смазкой. Смазка подается в канавки из центрального канала пробки, снабженного нарезкой, в которую ввинчивается нажимной винт. Центральный канал сообщается со сквозным радиальным отверстием, просверленным в теле пробки на уровне верхней канавки корпуса. При завинчивании нажимного винта смазка проходит в верхнюю кольцевую канавку пробки, а по ней - в нижнюю кольцевую канавку и далее в полость под пробкой. При повороте пробки на 90⁰ смазка равномерно распределяется по уплотняющим поверхностям пробки и корпуса. Смазка, проникая между уплотняющими поверхностями, обеспечивает их плотность при сохранении легкого хода пробки. Если все же произойдет заедание пробки, то подвертыванием нажимного винта увеличивают давление смазки в нижней полости, вследствие чего пробка несколько приподнимается и заедание устраняется. Имеющийся в центральном канале пробки стальной шарик играет роль обратного клапана, не допуская проникновения среды через канал наружу при удалении нажимного винта во время заполнения канала свежей смазкой. Упругая шайба, помещенная между пробкой и набивкой сальника, обеспечивает осевое перемещение пробки при нагнетании смазки упорным винтом.

Все описанные ранее краны носят название проходных. В них направление движения среды совпадает с продольной осью корпуса. В трехходовом кране (рисунок 8) поток среды в зависимости от положения пробки может или разветвляться одновременно в двух направлениях, или направляться в каждое из них в отдельности. Это достигается конфигурацией корпуса, имеющего не только сквозной, но и боковой канал, и наличием в пробке Т-образного прохода. На торце квадрата пробки имеется Т-образная риска, показывающая направление проходов в пробке.

При установке на трубопровод каждый кран должен быть снабжен ключом. Ключ располагают на квадрате пробки так, чтобы при открытом кране направление оси ключа совпадало с направлением продольной оси крана (и с направлением риски на торце пробки). При таком расположении ключа он ясно указывает на положение пробки, т. е. на то, открыт кран или закрыт. Ключ должен плотно садиться на квадрат пробки. После установки ключа на квадрат сквозь обе детали сверлится отверстие под шплинт. Шплинтовка предупреждает произвольное соскакивание ключа, а также снятие или перестановку его относительно риски пробки.

Краны поставляются без ключей, поэтому их часто изготовляют на месте отливкой из чугуна или отковкой из стального проката. Размер ключа должен соответствовать проходу крана, чтобы, с одной стороны, не требовалось затраты повышенного усилия для поворота пробки (в случае слишком короткого ключа) и, с другой, не происходила поломка пробок (при употреблении слишком длинного ключа для поворота пробки при затянутом сальнике или заевшей пробке).

Во взрывоопасных цехах во избежание вспышки от искры, которая может появиться при ударе стального или чугунного ключа о пробку крана, применяют ключи бронзовые или стальные омедненные (луженые).

Распространенной неисправностью пробочного крана является неплотность между пробкой и корпусом крана вследствие износа конических поверхностей или появления на них царапин от попавших песчинок. В этом случае при закрытом кране продукт будет перетекать из одной части трубопровода в другую: кран перестанет “держать”. Эту неисправность аппаратчик может устранить, увеличив нажатие крышки сальника на пробку крана, для чего следует подтянуть сальниковые болты, одновременно ослабив нажимной болт. Если подтягивание болтов не даст благоприятного результата, должны быть приняты меры к замене крана. Неисправный кран сдается в мастерскую, где его восстанавливают проточкой и притиркой рабочих поверхностей.

Как запорный орган кран отличается следующими особенностями: 1) он быстро открывается (переход от полного закрытия к полному открытию происходит при повороте ключа на 90⁰); 2) вследствие быстрого открытия или закрытия крана в трубопроводе, транспортирующем жидкость с большой скоростью, может возникнуть мгновенное повышение давления, так называемый «гидравлический удар», способный разрушить трубопровод; 3) кран требует затраты значительного усилия при повороте пробки, поскольку крышка оказывает давление на набивку и на пробку, плотно прижимая ее к корпусу (по этой причине стандартные краны общего назначения изготовляются с проходами до 80 мм, и лишь в особых случаях применяют краны большего диаметра; 4) кран малопригоден для регулирования количества протекающей через него среды из-за неравномерности открытия щели при повороте пробки; 5) он обладает малым сопротивлением проходящей через него жидкости (малым гидравлическим сопротивлением) вследствие незначительного изменения скорости и формы струи при движении через открытый кран; 6) он без засорения пропускает содержащиеся в жидкости взвешенные вещества и кристаллы и сохраняет плотность при закрытии (поверхности пробки и корпуса, плотно прилегая одна к другой, препятствуют отложению на них загрязнений); 7) кран недостаточно пригоден для передачи пара и сильно нагретых жидкостей из-за возможного коробления корпуса и прикипания к нему пробки; 8) процесс восстановления плотности изношенного крана (притирки) трудоемок вследствие значительной величины уплотняющих поверхностей.

С учетом перечисленных особенностей краны устанавливают а) на трубопроводах для передачи при температурах до 120 ⁰С сжатого воздуха, отсасываемой паровоздушной смеси, на линиях выхлопа в атмосферу и т. д.; б) на трубопроводах, предназначенных для передачи при температурах до 120⁰С и давлениях (избыточных) приблизительно до 1 МПа (лучше до 0,3 - 0,5 МПа) капельных жидкостей, включая жидкости, засоренные осадком и кристаллизующиеся.

Краны не следует применять: а) на паровых линиях; б) на трубопроводах для капельных жидкостей, которые находятся под давлением, могущим вызвать гидравлический удар при резком открывании и закрывании крана (например, на линиях водопровода); в) в тех случаях, когда необходимо точно регулировать количество подаваемой по трубопроводу жидкости.

Если жидкость проходит через сальник, течь устраняют равномерным подтягиванием сальниковых болтов, предварительно убедившись в том, что трубопровод освобожден от среды, или меняют набивку сальника. Для этого, ослабив гайки на сальниковых болтах, вынимают их из гнезд, удаляют крышку крана и при помощи проволочного крючка извлекают старую набивку. Пробку крана смазывают и снова ставят в гнездо. Смазку кранов производят тавотом или специальными составами.

Для приготовления сальниковой набивки обычно применяют сухой асбестовый шнур, концы которого срезают наискось. Шнур укладывают в полость крана в виде отдельных колец, причем смежные кольца размещают так, чтобы места среза не совпадали. Перед укладкой поверхность кольца натирают графитом. После укладки колец крышку устанавливают на место, болты вводят в гнезда и гайки равномерно подтягивают. По мере затяжки гаек проверяют возможность поворачивания пробки с помощью ключа. Когда гайки подтянуты настолько, что поворот пробки требует нормального, т. е. не слишком большого усилия, в трубопровод пускают продукт для проверки сальника. Если будет наблюдаться утечка, то продукт из трубопровода выпускают и производят дополнительную подтяжку болтов. Непрекращающаяся утечка из под сальника при повторной затяжке болтов указывает на неправильно выполненную набивку. Кран следует разобрать и работу выполнить вновь. При подтяжке сальниковых болтов и при разборке крана необходимо предварительно убедиться, что трубопровод по обе стороны крана свободен от продукта. При едких и обжигающих жидкостях работу ведут в рукавицах и защитных очках.

Нередко пробку крана не удается повернуть даже при затрате значительного усилия (кран «заедает»). Это случается чаще всего на редко открываемых кранах. Предупредить заедание можно, поворачивая время от времени пробку из стороны в сторону и периодически разбирая кран для смазки. Заевшую пробку крана следует попытаться освободить, поворачивая ее при ослабленном сальнике и при одновременном нажатии на пробку снизу с помощью нажимного болта, имеющегося в донышке корпуса. Освободить пробку можно также, обогревая корпус крана снаружи острым паром через шланг при одновременном поворачивании ее и постукивании по крану. После устранения неисправности кран необходимо разобрать для его чистки и смазки пробки.

Краны всех описанных здесь типов, за исключением керамикового (рисунок 6), могут использоваться на горизонтальных, вертикальных или наклонных трубопроводах с пробкой в любом положении. Керамиковые краны устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах с пробкой в вертикальном положении (головкой вверх).

Дата добавления: 2015-07-20