Газопровод — это сложное инженерное сооружение, где каждый отдельный элемент играет свою ключевую роль, обеспечивая безопасность, высокое качество и непрерывную работу всей системы. Разнообразные конструкции газовой арматуры и оборудования отличаются по уровню сложности, материалам, назначению и типам.
Газовая арматура представляет собой широкий ассортимент устройства и механизмов, устанавливаемых как на трубопроводах, так и на различной аппаратуре. С их помощью мы можем управлять подачей газа: включать и отключать его, а также регулировать направление, давление и объем потока. За счет систематизации этих компонентов, можно легко разобраться в классификации газовой арматуры.
Давайте детально изучим все виды арматуры, предназначенной для газовых магистралей, и особенности её выбора.
Краткое содержание статьи
Назначение газовой арматуры и оборудования
Газовая арматура и оборудование служат для установки на системах трубопроводов, которые предназначены для транспортировки, распределения и снабжения природным газом. Эти устройства отвечают за контроль подачи газа, изменение давления, объемов и направления потока. Основными техническими характеристиками арматуры являются условное давление и номинальный диаметр.
Условным давлением считается максимальное давление при температуре 20 градусов, гарантирующее длительный срок службы различных соединительных элементов с трубопроводом. Условный проход (DN) — это параметр, используемый в проектировании трубопроводных систем для определения размеров соединяемых деталей.
Газопровод включает не только трубы, но также большое количество арматуры, которая обеспечивает его надежную работу.
Большинство типов арматуры представляет собой запорные или дроссельные устройства, которые имеют конструкцию в форме корпуса, закрытого крышкой.
Внутри корпуса находится затвор, который при движении относительно седел изменяет площадь проходного сечения для газа, что, в свою очередь, приводит к изменению уровня гидравлического сопротивления.
Простота конструкции, доступная цена и широкий температурный диапазон применения — главные преимущества газовых затворов.
Поверхности, которые взаимодействуют во время отключения газопровода, называются уплотнительными. В дроссельных устройствах поверхности затвора и седла формируют регулируемый проход для перемещения газовой среды и называются дроссельными.
Классификация арматуры для газопроводов
Все известные виды газовой арматуры, в зависимости от их назначения, можно классифицировать на:
- запорную. Это устройства, предназначенные для временного отключения участков газопровода и оборудования, такие как газовые краны и задвижки;
- предохранительную. Эти механизмы служат для предотвращения избыточного давления газа. К ним относится сбросной предохранительный клапан;
- регулирующую. Используется для изменения и поддержания фиксированных значений давления. К этой группе относятся заслонки и шиберы;
- обратного действия. Предотвращает изменение направления газового потока;
- аварийную и отсечную. Устройства для быстрого прекращения потока газа в случае аварийных ситуаций. К ним относится запорно-предохранительный клапан;
- конденсатоотводящую. Устраняет конденсат, который накапливается в сборниках и низких участках трубопровода автоматически;
- контрольную. Позволяет измерять давление, температуру и другие параметры.
В зависимости от способа управления арматура подразделяется на два типа: управляемая и автоматическая. Управляемая арматура активируется вручную или с использованием привода: пневматического, гидравлического, электромагнитного или электрического.
Ручное управление требует значительных усилий и времени, поэтому чаще устанавливаются приводы с возможностью аварийного управления. Автоматическая арматура работает с помощью устройств автосрабатывания.
Фланцевое соединение используется на переходах между подземными и наземными участками газопровода, что помогает предотвратить электрохимическую коррозию.
В зависимости от способа подключения газового оборудования и арматуры в системах газоснабжения встречаются:
- фланцевые — предназначенные для арматуры с проходом более 50 мм. Соединение происходит с помощью фланцев, что позволяет многократно переустанавливать детали, обеспечивая прочность и надежность. Основным недостатком является большой вес и габариты;
- муфтовые — используются для присоединения к оборудованию с проходом 65 мм и менее. Подключение осуществляется с использованием резьбовых муфт. Недостаток в том, что резьба со временем может изнашиваться;
- цапковые — имеют нарезанную наружную резьбу, на которую одно устройство навинчивается на другое;
- сварочные — редко применяемые неразборные соединения, обеспечивающие высокую герметичность и минимальные требования к обслуживанию. Основной недостаток — сложность разборки при необходимости ремонта;
- ниппельные — арматура соединяется с помощью ниппеля;
- стяжные — соединение труб осуществляется с помощью шпилек с гайками, расположенных по длине арматуры;
- штуцерные — соединение выполняется с использованием штуцера, накидной гайки и уплотнительных колец, что обеспечивает надежный способ соединения с возможностью демонтажа.
Существует множество других методов соединения газовой арматуры, хотя они не так распространены.
Фланцевый газовый фильтр необходим для очистки газа от пыли и примесей, что в итоге увеличивает срок службы и надежность газового оборудования.
Также важно помнить, что качество соединений напрямую влияет на эффективность трубопровода и на устойчивость всей газораспределительной системы.
Условные обозначения газовой арматуры
В газовой отрасли арматура стандартизирована, и на каждой детали обязательно указан шифр, состоящий из четырёх частей.
Первые две цифры шифра обозначают вид арматуры:
- 11 — краны для трубопроводов;
- 14, 15 — запорные вентили;
- 16 — обратные подъемные клапаны;
- 17 — предохранительные клапаны;
- 19 — обратно поворотные клапаны;
- 25 — регулирующие клапаны;
- 30, 31 — запорные задвижки;
- 32 — затворы.
Вторая часть шифра указывает на материал, из которого изготовлен корпус: углеродистая сталь — с, коррозионностойкая нержавеющая сталь — нж, серый чугун — ч, ковкий чугун — кч, бронза — бр, винипласт — вп, легированная сталь — лс, алюминий — а.
Чугунные газовые задвижки меньше подвержены коррозии, но они обладают большей хрупкостью по сравнению с аналогичными устройствами из стали.
Третья часть шифра — это порядковый номер детали, а четвёртая — обозначение материала уплотнительных колец: бронза или латунь — б, нержавеющая сталь — нж, резина — р, эбонит — э, баббит — бт, отсутствуют уплотнительные кольца — бк.
Особенности запорной арматуры
Запорная арматура является одной из самых распространённых в газовых системах. Она используется для регулировки давления в трубопроводе и функционирует по аналогии с водопроводной арматурой, но в газовой отрасли предъявляются более высокие требования к безопасности.
При достижении критического уровня концентрации газа в воздухе малейшая искра может вызвать опасные последствия.
Запорная арматура для газопроводов делится на различные виды в зависимости от механизма перемещения:
- кран – в нём запирающий элемент вращается вокруг своей оси, двигаясь при этом в пространстве;
- затвор — дисковидный элемент в этой конструкции вращается вокруг своей оси под углом или перпендикулярно потоку;
- вентиль – запирающий элемент перемещается возвратно, параллельно потоку;
- задвижка – элемент для регулирования движется перпендикулярно к направлению потока газа.
Таким образом, можно сказать, что запорная арматура это устройства, предназначенные для герметичного отключения участков газопровода. Эти механизмы должны обеспечивать надежность запирания, скорость работы, минимальное гидравлическое сопротивление и удобство в обслуживании.
Работа задвижки
На трубопроводах газового оборудования чаще всего используются задвижки, которые необходимы для перекрытия потока газа в системах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000 мм, при рабочих давлениях от 0,1 до 20 МПа.
В задвижках регулировка потока газа осуществляется за счет изменения положения затвора относительно уплотняющих поверхностей. Шпиндель, который не выдвигается, остается в крышке даже во время открытия. Вращая его, для раскрытия прохода ходовая гайка накручивается на шпиндель, что приводит к подъему или опусканию затвора. Эта модель задвижек имеет ходовой механизм, находящийся в среде газа, что делает его более подверженным коррозии.
В устройствах с выдвижным шпинделем перемещение шпинделя и затвора происходит благодаря вращению резьбовой втулки, при этом верхняя часть шпинделя поднимается. Основным преимуществом такой конструкции является ее защищенность от негативного воздействия окружающей среды на ходовой узел.
Задвижки делятся на два основных типа в зависимости от конструкции упоров. Клиновые задвижки имеют затвор с уплотняющими поверхностями под определенным углом. Также встречаются варианты с шарнирным затвором, состоящим из двух дисков и цельного клина. Параллельные задвижки, в свою очередь, обладают затвором из двух дисков, между которыми располагается распорный клин.
Дроссельные заслонки пользуются популярностью благодаря своей простоте и надежности, обеспечивая плавное регулирование потока газа, проходящего через них.
Для газопроводов, рассчитанных на давление до 0,6 МПа, применяются задвижки из серого чугуна, тогда как для систем с давлением более 0,6 МПа используются стальные задвижки.
Какие же преимущества имеют задвижки по сравнению с другими видами запорной арматуры? В открытом состоянии они создают минимальное сопротивление потоку, отсутствуют повороты газового потока, а также отмечаются компактные размеры. Задвижки удобны в обслуживании и позволяют газу двигаться в любом направлении.
В отдельную категорию можно выделить заслонки, относящиеся к оборудованию для регулирования и остановки подачи газа. Эти устройства состоят из корпуса, дискового запорного элемента и приводного вала.
Заслонки могут использоваться в широком диапазоне температур и давлений. Их конструкция проста, они легкие и экономичные по металлоемкости. К тому же, заслонки характеризуются небольшой длиной и минимальным количеством деталей, что делает их вполне доступными по цене.
На современных газопроводах установлены многочисленные чувствительные сенсоры, которые следят за давлением и фиксируют даже незначительные отклонения, передавая данные диспетчеру.
Назначение кранов
Помимо указанных устройств, к запорной арматуре также отнесены краны и вентиля, которые необходимы для быстрого подключения или отключения оборудования, а также для регулирования потока рабочей среды. По форме затвора их разделяют на шаровые, цилиндрические и конусные.
Чтобы обеспечить более высокую герметичность в кране, между уплотняющими поверхностями вводится специальная смазка, которая под давлением заполняет полый канал в верхней части и затем продавливается в зазор между корпусом и пробкой за счет завинчивания болта.
В роли затворного элемента в корпусе крана используется шар, а в затворе имеется сквозное отверстие, диаметр которого равен диаметру трубы.
Приподнимая пробку, увеличивается зазор, что облегчает поворот. Латунная прокладка и шаровой клапан предотвращают выдавливание смазки и последующее протекание газа.
Помимо смазываемых кранов в газопроводах применяются и простые поворотные краны, которые можно разделить на натяжные, сальниковые и самоуплотняющиеся. Их устанавливают как на надземных, так и на внутренних газопроводах, а также на вспомогательных линиях.
Конденсатосборники и компенсаторы
Для удаления воды и конденсата в нижней части газопроводов устанавливаются конденсатосборники.
Они бывают разных емкостей: большая необходима для влажного газа, а меньшая — для сухого. В зависимости от давления, проходящей рабочей среды конденсатосборники делятся на устройства для низкого, среднего и высокого давления.
Устройства низкого давления представляют собой емкость с дюймовой трубкой, выведенной под газовый ковер. Трубка заканчивается муфтой и пробкой для удаления конденсата, измерения давления и продувки газопровода.
Устройства среднего и высокого давления имеют дополнительную защитную трубку и кран на внутреннем стояке, а также отверстие в верхней части стояка для выравнивания давления рабочей среды. Без этого отверстия конденсат мог бы заполнить стояк под давлением газа, что в случае понижения температуры могло бы привести к разрыву.
Конденсатосборник помогает убрать воду и конденсат из газа, транспортируемого по системе, особенно это актуально в зимний период.
Под давлением газа происходит автооткачка конденсата: когда кран закрыт, газ давит на конденсат, заставляя его подниматься вниз. При открытии крана конденсат выходит наверх.
При эксплуатации газопроводов разница температур может достигать значительных величин, что создает напряжение до нескольких десятков МПа. Для нормальной работы систем необходимы компенсаторы, которые бывают линзовыми, П-образными и лирообразными.
Газовые компенсаторы давления значительно увеличивают срок службы трубопровода. Однако при их установке важно учитывать номинальное и максимальное давление в системе.
Наиболее распространены линзовые и сильфонные компенсаторы; П-образные и лирообразные изготавливаются из гнутых труб. Их недостаток заключается в больших размерах. На трубопроводах, расположенных в горных или сейсмоопасных зонах, устанавливают резинотканевые устройства, которые могут принимать деформации в любом направлении.
Соединительная арматура газопроводов
При монтаже газопровода может возникнуть необходимость соединять трубы из различных материалов или с разными диаметрами. В данном случае в сеть интегрируется соединительный фланцевый элемент — вспомогательные детали для стыковки.
К этой категории арматуры относятся фланцевые адаптеры, хомуты, заглушки, соединительные муфты, отводы, крестовины, тройники — в общем, детали, в которых нет запорно-регулирующего механизма.
Соединительная арматура необходима для соединения труб из разных материалов, трубопроводов с различными диаметрами, а также для поворотов и разветвлений.
Для разветвления газопровода используются тройники и отводы. Их устанавливают, когда труба доходит до распределительного участка, не являющегося конечной точкой.
С помощью регулирующей арматуры трубопровод делится, и часть газа направляется в населенный пункт, а часть продолжает транспортироваться дальше.
Стальные тройники изготавливаются из различных марок стали и могут использоваться в практически любых условиях. Они обеспечивают надежное соединение труб и хорошую герметичность.
Приборы КИПиА в газопроводных системах
Кроме того, в газопроводных системах применяются разнообразные приборы контрольно-измерительной автоматизации (КИПиА).
На газопроводах устанавливают КИПиА для постоянного мониторинга состояния оборудования и хода технологических процессов, а также для быстрой диагностики предаварийных и аварийных ситуаций.
Наиболее распространенными приборами в газовых системах являются:
- датчики загазованности;
- оборудование для экстренного отключения подачи газа;
- приборы для измерения объема прошедшего газа;
- электронные регуляторы для контроля объема газа;
- автономные источники питания;
- газовые клапаны для автоматизации процессов и оптимизации работы трубопроводов;
- газовые регуляторы для регулирования потока среды в определенных участках трубопровода.
Эти устройства представляют собой высокотехнологичное оборудование, способное функционировать в различных условиях.
Особенности выбора арматуры и оборудования
При выборе запорной арматуры для газопроводов необходимо серьезно обратить внимание на физические и химические свойства материала, из которого она изготовлена.
Наиболее часто используемыми материалами для производства газовой арматуры являются чугун и сталь, что обусловлено требованиями к прочности и надежности. Полимерные элементы, подходящие для водопроводов, здесь не используются, поскольку они подвержены механическим повреждениям.
Сталь является наиболее популярным вариантом для производства газовой арматуры благодаря своей доступной цене и высокой прочности.
Специалисты не рекомендуют использовать в газопроводах оборудование с уплотнительными элементами из бронзы, так как сероводород, содержащийся в СУГ, может оказать негативное влияние на бронзу и медные сплавы.
Выводы полезное видео по теме
О правилах технического обслуживания запорной арматуры в газопроводах можно узнать из данного видеоролика:
В этом видео рассматриваются конструктивные особенности клиновых и шланговых задвижек:
Все газовые трубы относятся к объектам повышенной опасности, поэтому к выбору газовой арматуры и оборудования следует относиться ответственно. При необходимости рекомендуется обращаться за консультацией к специалистам. Только качественная запорная арматура сможет обеспечить эффективное обслуживание, ускоренный процесс ремонта и высокую герметичность соединений трубопровода.
Если у вас возникли вопросы, касающиеся содержания статьи, или вы хотите поделиться дополнительными интересными фактами, не стесняйтесь оставлять свои комментарии в блоке, который находится ниже.
