Принцип работы трубопроводной арматуры (ТПА)

ТПА или трубопроводная арматура - что же это такое? Так вот, существует множество трубопроводов такие как подача воды у нас дома, или газа к кухонной плите, или нефти за границу с любовью)). И все они используют множество технических узлов: запорных вентилей, смесителей, отводов и прочее - все это и есть трубопроводная арматура или ТПА. Примеров где используется ТПА очень много. Мы не будем их все перечислять так как без неё буквально не обходится ни одна промышленная отрасль. Вот основные из них: химическая, судовая, нефтяная, газовая промышленность и пр.

Как работает трубопровод

Трубопровод представляет собой систему , которая состоит из трубы, фитингов (клапанов), насосов (компрессоры или воздуходувок в случае газовых трубопроводов), бустерных станций (то есть, промежуточные насосные станции, размещенные вдоль трубопровода или компрессоры), впускные и выпускные конструкции, расходомеры и другие датчики, оборудование автоматического управления, включая компьютеры, и систему связи, которая использует микроволны, кабели и спутники. Специальные трубопроводы, по которым транспортируются криогенные жидкости, например, сжиженный природный газ, должны иметь системы охлаждения, чтобы жидкость в трубопроводе оставалась ниже критических температур.

Типы и виды трубопроводной арматуры

Выбор ТПА играет важную роль при установке трубопровода, размер определяется диаметром трубы или трубопровода, расходом и шириной между фланцами для трубопроводной арматуры, устанавливаемой в качестве замены.

ТПА, используемую в системах трубопроводов, можно классифицировать по принципу работы, такому как:

1. По функциям, арматура подразделяется на следующие основные классы:
   • Запорная или запорный клапан - это клапан обычного типа, который используется на любом технологическом предприятии, для перекрытия потока среды. Здесь поток жидкости управляется линейным движением. Задвижки находятся либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении. Он используется почти во всех жидкостных средах, таких как воздух, топливный газ, питательная вода, смазочное масло, пар, углеводород и почти во всех системах;
   • Регулирующая, используется для управления потоком жидкости путем изменения размера проточного канала. Это позволяет напрямую управлять расходом и, как следствие, контролировать такие параметры процесса, как давление, температура и уровень жидкости. В состав регулирующей арматуры входят: регулирующие клапаны, регуляторы давления и регуляторы уровня, регулирующие вентили.
     К регулирующей арматуре относится и дроссельная заслонка, предназначенная для значительного снижения давления среды и работающая в условиях больших перепадов давления:
   • Распределительная, предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям;
   • Предохранительная, используется для регулирования давления среды, если она превышает желаемый уровень,открывается для выпуска среды. К предохранительной арматуре относятся предохранительные клапаны;
   • Защитная, (отсечная) представлена отсечными и обратными клапанами. Отсекает защищаемый участок от остальной части трубопровода при критическом изменении показателей. 
   Фазоразделительная, автоматически разделяет разные фазы агрегатных состояний (воды и пара). Представителями являются конденсатоотводчики, предназначенные для автоматического вывода из объекта конденсата, бывают термодинамическими, термостатическими, биметаллическими, поплавковыми, колокольного типа (перевернутый стакан).
   



2. По типу арматуры:

   • Задвижки, этот тип чаще всего используется в трубопроводах. Это клапан с линейным перемещением, с затвором в виде листа, диска или клина, который перемещается вдоль уплотнительных поверхностей корпуса перпендикулярно оси потока. В процессе эксплуатации задвижки находятся либо в полностью открытом, либо в полностью закрытом положении. Задвижки используются практически во всех жидкостях, таких как воздух, топливный газ, питательная вода, пар, смазочное масло.

     По форме запорного органа задвижки подразделяются на клиновые и параллельные.

     Клиновая задвижка имеет затвор, в котором уплотнительные поверхности расположены под небольшим углом друг к другу, образуя клин.

     В параллельной задвижке уплотнительные поверхности расположены параллельно друг другу. Параллельные задвижки могут иметь затвор в виде одного диска или листа (шиберная), или в виде двух дисков с расположенным между ними распорным клином или распорной пружиной;

   • Клапаны, это механический элемент, используемый в системах трубопроводов для запуска, остановки, смешивания, контроля или регулирования потока или давления жидкости путем изменения прохода через трубу. Клапаны являются неотъемлемой частью любой трубопроводной системы, транспортирующей жидкости, пары, суспензии, газы и смеси жидких и газообразных фаз с различными проточными средами. Клапаны являются наиболее дорогостоящими компонентами жестких трубопроводов на предприятии. На них может приходиться от 20% до 30% общих затрат на трубопроводную обвязку технологической установки.

     Клапаны имеют большое число разновидностей. В зависимости от назначения они подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, перепускные, отсечные, дыхательные, обратные и др.

   • Краны, по форме затвора краны подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические;

     По назначению краны подразделяются на проходные и пробноспускные. У проходного крана имеется два присоединительных патрубка. Пробноспускные краны предназначены для отбора проб и слива жидкости. Поэтому они снабжены одним присоединительным патрубком и прямым или изогнутым спуском;

   • Заслонка (затвор поворотный дисковый) – затвор, имеющий форму диска, который поворачивается вокруг оси, расположенной в плоскости затвора или параллельно ей. По своей конструкции заслонка представляет собой короткий отрезок трубы с затвором в виде диска, поворачивающимся вокруг оси, расположенной перпендикулярно к оси прохода. Затвор (диск) может быть плоским или двояковыпуклым (линзовым) – чечевичного сечения. Заслонки могут использоваться как запорная и как регулирующая арматура.
     
     Ниже краткая схема:
     
     

     Тип арматуры	Краткая характеристика
     Задвижка	Малая длина, большая высота. Большой ход затвора, большое время открывания и закрывания. Малое гидравлическое сопротивление
     Клапан	Большая длина. Малый ход затвора, малое время открывания и закрывания. Большое гидравлическое сопротивление
     Кран	Малая высота. Малое время открывания и закрывания. Большой крутящий момент, необходимый для срабатывания. Малое гидравлическое сопротивление
     Заслонка	Малые габариты и масса. Малое время открывания и закрывания. Проход частично перекрыт затвором при открытом положении. Незначительное гидравлическое сопротивление

3. По типу запирающего элемента:

   • Клапаны линейного перемещения. Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, сжимающих и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, чтобы позволить, остановить или дросселировать поток;
   • Клапаны вращательного движения. Когда запорный элемент клапана движется по угловой или круговой траектории, как в дисковых, шаровых, плунжерных, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, клапаны называются клапанами вращательного движения;
   • Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы шток полностью открылся из полностью закрытого положения или наоборот.
4. По способу соединения трубопроводная арматура подразделяется на:
   • Муфтовая ТПА используется в в трубопроводах изготовленных из металлопластика , полиэтилена и полипропилена. Максимальный диаметр у такой ТПА может быть 8 см, а давление которое она должна выдерживать 10 атм, применяется для монтажа водо- и газонапорных труб;
   • Фланцевая - прочно ремонтопригодное соединение на болтовой стяжке. Герметичность соединения достигается за счет кольцевых прокладок из упругого материала, установленных между торцевыми поверхностями фланцев;
   • Приварная - соответственно соединение арматуры осуществляется путем сварного шва. Применяется в Системах транспортирующих опасные среды, так как обеспечивает наибольшую герметичность;
   • Цапковая - Используется в системах с высоким давлением;
   • Штуцерная - Применяется в трубопроводах с диаметром не более 1.5 см например, в топливном насосе автомобиля.

     Выбор соединения зависит от материала соединяемых деталей, давления, температуры и физико-химических свойств транспортируемого вещества (агрессивности, токсичности, способности к застыванию или выпадению осадка), условий эксплуатации (герметичности, необходимости частых разборок, огне- и взрывоопасности производства).

5. Устройство ТПА:
   
   В различные конструкции арматуры входят детали и узлы, имеющие общее назначение и одинаковое название.
   
6. 
   Корпус — деталь, заменяющая отрезок трубы, корпус вместе с крышкой образует герметически изолированную от внешней среды полость, внутри которой перемещается затвор;

   Затвор — подвижная часть рабочего устройства. Затвором в вентилях служит тарелка клапана (при малых размерах называется золотником), в задвижках – клин или диск, либо два диска одновременно, в кранах — пробка в виде конуса, цилиндра или шара;

   Крышка — деталь, используемая для герметичного перекрытия отверстия в корпусе, через которое устанавливается затвор. В управляемой арматуре крышка имеет отверстие под шпиндель;

   Шпиндель — деталь, представляющая собой стержень, снабженный резьбой, при помощи которого происходит управление затвором. Шпиндель, не имеющий резьбы, называется штоком;

   Сальник — устройство, предназначенное для герметизации подвижного сопряжения крышки со шпинделем. Свое название сальник получил в связи с тем, что набивка сальника для воды и пара обычно пропитывается жировыми составами;

   Крышка сальника — деталь, предназначенная для сжатия набивки; она бывает цельной и составной.

Также трубопроводную арматуру подразделяют по условному давлению и температурному режиму. Это два очень немаловажных фактора эксплуатации ТПА.

Как вы смогли убедиться, существует большое количество различных видов трубопроводной арматуры. Это количество так велико, что трудно провести даже её обычную классификацию, поэтому перед покупкой, нужно обязательно советоваться со специалистами. 

Мы поможем подобрать вам трубопроводную арматуру которая необходима именно для ваших условий эксплуатации.