Запорная арматура: что такое, для чего предназначена, как выбрать

Трубопроводные системы состоят из большого количества элементов. Одним из их основных компонентов выступает запорная арматура. Это специальные устройства предназначены для регулировки потока рабочей среды – газа, жидкости, сыпучих веществ. Без качественной запорной арматуры невозможна стабильная работа ни одного трубопровода.

Устройство запорной арматуры

Конструкция запорной арматуры достаточно проста. Все подобные устройства имеют закрытый корпус с двумя или более патрубками, с помощью которых они подсоединяются к другим частям трубопроводной магистрали. Внутри корпуса находится запорный узел, состоящий из седла и запорного механизма, позволяющего полностью изолировать одну часть трубопровода от другой.

Запорную арматуру используют для решения многих задач:

• безопасность – предотвращает аварии и разлив в условиях высокого давления, повышенных температур и агрессивной химии;

• регулировка – позволяет управлять объемом и скоростью потока рабочей среды;

• изолирование – изолирует поврежденный участок трубопровода без необходимости перекрывать всю магистраль целиком;

• экономия – предотвращает потери сырья и снижает энергетические затраты.

Кроме того, арматура выполняет распределительно-смесительную функцию, перемешивая или распределяя рабочие среды. Также она позволяет отделить несколько веществ друг от друга.

Какие есть разновидности запорной арматуры

Запорная арматура классифицируется по многим параметрам: по конструкции, назначению, типу запирающего механизма и привода. Рассмотрим каждую из разновидностей отдельно.

По сфере использования

Учитывая область применения, запорная арматура делится на следующие группы:

• общего назначения – встречается в системах водо- и газоснабжения, городских сетях;

• специальные устройства – применимы в тяжелых условиях эксплуатации, например, для транспортировки под высоким давлением, при повышенных температурах, для перекачки радиоактивных, токсических и любых других агрессивных веществ;

• сантехническая – применима в домашних водопроводных и канализационных системах, монтируется в бытовой сантехнике, отличается простотой конструкции и доступностью;

• морская – устанавливается на судах различного назначения, устойчива к действию морской воды, невосприимчива к вибрациям.

Также есть уникальная запирающая арматура. Производится по спецзаказу для испытательных промышленных установок. Обладает определенным набором характеристик, которые подходят под конкретные условия использования.

По виду соединения

Если учитывать тип соединения, запорную арматуру делят на четыре категории:

• фланцевые;

• муфтовые;

• штуцерные;

• цапковые.

Фланцевые запорные элементы способны выдерживать осевые нагрузки, сохранять герметичность при высоком давлении, а также их легко монтировать. Для обеспечения плотности фланцевых стыков применяют прокладки, чаще всего резиновые.

Во многих трубопроводных системах использование фланцевой запорно-регулирующей арматуры является обязательным условием, поскольку только она позволяет обеспечивает доступ для чистки и технического обслуживания магистрали.

Муфтовая арматура имеет на концах патрубки в виде шестигранника с внутренней резьбой. Для ее соединения не требуется дополнительный крепеж. В процессе изготовления используют чугун, сталь и сплавы цветных металлов. Уплотнители выпускают из льняного волокна, пленки ФУМ и прочих материалов, устойчивых к действию жидкостей и газов. Подходит для труб среднего и малого диаметров.

Штуцерное соединение представлено в виде штуцеров, имеющих наружную трубную резьбу. Штуцеры расположены на концах арматуры и подсоединяются к трубопроводам посредством накидных гаек. Чаще всего штуцерное соединение используется в запорной арматуре малого диаметра.

Главной отличительной чертой цапковой арматуры является наличие присоединительных патрубков с наружной резьбой и буртиком. Используется в трубопроводах высокого давления, обеспечивает хорошую герметичность соединения. Такой тип устройств изготавливается с накидными гайками или ниппелями.

Также арматура может соединяться с трубопроводом посредством сварки. Такой тип соединения обеспечивает большую надежность и герметичность магистрали, поэтому предотвращаются даже малейшие протечки. Однако у сварки есть недостаток – после установки демонтировать арматура будет довольно непросто.

По типу запорного элемента

В трубопроводной арматуре применяется несколько типов запорных элементов. Учитывая их конструкцию, устройства делятся на четыре разновидности:

1. Шаровые. Запорным элементом выступает шар с отверстием внутри и седлом, плотно прилегающим к шару. Когда шар поворачивается на 90 градусов, отверстие совпадает с просветом трубы, среда свободно течет. При следующем повороте на 90 градусов шар полностью перекрывает ток. Шаровая арматура подходит для различных рабочих сред, таких как вода, газ, нефть и т.д. Она является одним из самых распространенных типов запорной арматуры. Считается простой в эксплуатации, надежной и долговечной.

2. Клиновидные. Задвижка здесь выполнена в виде клина – плоского прямоугольного щита, сужающегося в нижней части. Он двигается перпендикулярно потоку и, входя в седло, полностью перекрывает просвет трубопровода. Главное достоинство клиновидной арматуры – эффективное разделение веществ и герметичное перекрытие.

3. Ножевые. Шиберная задвижка с ножевым затвором предназначена для полного прекращения движения рабочей среды внутри трубопровода. Нож затвора обладает режущими свойствами, что позволяет ему без труда перекрывать проходное сечение, по которому движутся, например, сточные воды, буровой раствор, бумажная масса или зерно.

4. Дисковые. Дисковый поворотный затвор является разновидностью неполнопроходных трубопроводных элементов, которые ограничивают движение жидкости внутри трубы. Диск поворачивается вокруг оси, расположенной под прямым углом к трубе. Основное назначение дисковых затворов заключается в запорной функции.

Запорный элемент, как правило, может находиться в трех положениях: полностью открытом, полностью закрытом или в промежуточном состоянии. В последнем случае по трубопроводу движется только часть рабочего вещества.

По системе управления

Управление запорной арматурой осуществляется несколькими способами. В каждом из них используется тот или иной тип привода. В зависимости от этого устройства делят на три ключевые группы:

• ручные – управление осуществляется вручную с помощью маховика или рукоятки, к которым приходится прилагать физическую силу, что не всегда удобно, например, если арматура массивная или работает под очень большим давлением;

• электрические – за счет электропривода движение задвижки внутри арматуры осуществляется посредством команды диспетчера или автоматики после поступления электрического сигнала;

• пневматические – движется запорный механизм благодаря подаче сжатого газа, который поступает в один из двух входных патрубков.

Во всех современных системах, кроме ручных, предусмотрена возможность управлять запирающим механизмом дистанционно. Это куда удобнее и безопаснее.

Основные сферы применения

Запорная арматура нашла широкое применение во многих областях. Без нее не обходятся такие сферы, как:

• водоснабжение и канализация – устанавливается в трубопроводы, по которым идет питьевая вода или сточные воды;

• энергетика – монтируется в системах по перекачке жидкости, газа или пара, используемых для генерации электроэнергии;

• нефтехимическая отрасль – регулирует поток нефтепродуктов, различных химических составов, включая агрессивные вещества, а также обеспечивает безопасность технологического процесса;

• быт – системы, используемые в бытовых условиях, например, радиаторы отопления, теплый пол, системы кондиционирования, не обходятся без запорной арматуры.

Также запорная арматура выступает ключевым элементом трубопроводов, используемых в пищевой, фармацевтической и целлюлозно-бумажной промышленностях.

Часто используемые варианты 

В промышленности и быту встречаются разнообразные типы запорной арматуры. Но есть несколько вариантов, которые применимы чаще всего. Рассмотрим каждую из них.

Задвижки

В задвижках используется запирающий элемент клиновидной или ножевой формы. Ставятся обычно на трубопроводы круглого сечения. Встречаются наиболее часто в системах водоснабжения и промышленных гидравлических установках. Отличаются минимальным гидравлическим сопротивлением и отлично подходят для магистралей высокого давления.

Краны

Краны применяются в системах кондиционирования и трубопроводах, включая те, что транспортируют воду или газ. Их конструкция характеризуется компактностью и низким сопротивлением, что обеспечивает высокую эффективность и позволяет использовать их даже в магистралях большого диаметра. Размер крана, который выбирается для установки, определяется в соответствии с диаметром основной трубы. Наибольшей популярностью пользуются шаровой кран.

Клапаны

В основе конструкции лежат корпус, шпиндель, бугельный узел и золотник. Запирающий элемент движется здесь параллельно потоку вещества. Клапаны часто используются в системах с ручным управлением для регулирования расхода рабочей среды. Монтируются в трубы относительно небольшого диаметра и работают в условиях высоких и низких температур, повышенного давления, вакуума и коррозионных сред. В отличие от крана, клапан имеет более сложную конструкцию и менее надежен в эксплуатации. Кроме того, в нем происходят потери напора, а поток может двигаться только в одном направлении.

Затворы

Чаще всего применимы в системах вентиляции, где не требуется высокая степень герметичности, а давление рабочей среды не слишком велико. Они подходят для трубопроводов большого диаметра, но не подходят для водопроводных систем, так как не выдерживают больших нагрузок и могут пропускать жидкость. Отличаются простой конструкцией, малым весом и доступностью в плане цены. В зависимости от количества используемых дисков, существуют одинарные и многостворчатые затворы.

Основные места установки

Запорная арматура устанавливается:

• на входе или выходе;

• в местах разветвления;

• на участках, где магистраль меняет направление;

• на емкостях.

Также их монтируют на насосном оборудовании и компрессорах. Все это далеко не единственные участки, где возможен монтаж запорной арматуры. Места установки зависят от особенностей системы и проекта трубопроводной магистрали.

Как выбрать запорную арматуру

При выборе следует учесть четыре основных нюанса. 

1. Внутреннее сечение трубопровода. Оно должно совпадать с диаметром арматуры, в противном случае ее просто-напросто не подключить. 

2. Рабочее давление среды, чтобы устройство выдерживало нагрузку. 

3. Параметры самого устройства, то есть его размеры, вес и другие характеристики. 

4. Тип вещества, которое движется по трубам. Если это агрессивная среда, то арматуру лучше выбирать из прочных и коррозионно-устойчивых материалов.

Вместо заключения

Несмотря на простоту некоторых моделей, от качества запорной арматуры зависит работоспособность всей системы, безопасность техники и людей. Поэтому к ее выбору стоит подходить максимально тщательно.