Содержание
Запорно-регулирующая арматура. Принцип действия
Запорно-регулирующая арматура используется для контроля потока среды на объектах промышленного производства, и бытовых системах жизнедеятельности. Магистральные трубопроводы, месторождения нефти и газа и заводы по их переработке, сталеплавильные и химические предприятия, очистные сооружения и городской водопровод – вот лишь небольшая часть предприятий, где требуется огромное количество запорно-регулирующей арматуры.
Существует множество типов и модификаций запорно-регулирующей арматуры. Мы рассмотрим принцип действия наиболее распространенных типов изделий, таких как шаровые краны, дисковые поворотные затворы, шиберные задвижки, запорные клапаны и мембранные клапаны.
Принцип действия всех вышеперечисленных типов запорной арматуры примерно одинаков. Все эти устройства либо ограничивают поток среды (воздуха, жидкостей, пара, газа, сыпучих тел), либо полностью перекрывает его. Различаются лишь элементы конструкции типов запорной арматуры, (мембрана, диск, шар) с помощью которых и происходит перекрытие потока.
Принцип действия шарового крана.
Шаровый кран – один из самых надежных элементов запорной арматуры. Краны такого типа обеспечивают очень хорошую возможность полного перекрытия потока, в случае поворота запорного элемента на четверть оборота (90°). К достоинствам шарового крана следует также отнести низкое время закрытия, и низкую вероятность протечки, в случае износа уплотнения
Шаровые краны можно разделить на неполнопроходные, и полнопроходные. Неполнопроходной кран в открытом состоянии имеет диаметр прохода меньший, чем диаметр трубопровода, полнопроходный кран имеет диаметр прохода равный диаметру трубопровода. Полнопроходный шаровый кран более эффективен, т.к. позволяет свести к минимуму падение давления в клапане.
Шаровые краны рекомендуются только для использования в полностью открытом, или полностью закрытом положении. Они не приспособлены для точного регулирования потока, или функционирования в частично открытом положении, так как создается избыточное давление на часть корпуса, что может привести к его деформированию. Деформирование корпуса приводит к протечкам и поломкам.
Принцип действия дискового поворотного затвора
В положении «открыто» | |
---|---|
Шаг 1 | |
Шаг 2 | |
В положении «закрыто» |
Дисковый поворотный затвор регулирует поток при помощи специального элемента – диска, закреплённого на валу, и поворачивающегося вокруг своей оси. Также, как и шаровый кран, дисковый затвор способен осуществить перекрытие за достаточно короткое время, так как диск осуществляет такой же оборот на 90 °, из-за чего этот затвор называют также четверть-оборотным.
В зависимости от положения диска и вала относительно корпуса, дисковые затворы могут быть трехэксцентриковыми и двухэксцентриковыми. Затвор со смещенным эксцентриситетом означает, что ось диска смещена относительно геометрической оси корпуса, что обеспечивает более плотное прилегание диска к уплотнению затвора, а следовательно – исключает протечки.
Дисковые поворотные затворы характеризуются простотой конструкции, легкостью веса, и компактными размерами. Но материалы, используемые при производстве затворов, могут ограничить их применение при очень высоких температурах, или крайне агрессивных средах. В основном это касается уплотнений затвора, изготовляемых из полимерных материалов.
Принцип действия запорно-регулирующего клапана
В положении «открыто» | |
---|---|
Шаг 1 | |
Шаг 2 | |
В положении «Закрыто» |
Запорно-регулирующий клапан подходит для использования на различных технологических объектах, исключая лишь трубопроводы больших диаметров, для контроля и регуляции потока среды.
Принцип действия клапанов не сильно отличается от принципа действия прочей запорно-регулирующей арматуры. Достоинства этих клапанов состоят в малом ходе затвора для полного открытия, соответственно такой клапан обычно имеет малые габариты и приемлемую массу. Также клапан обладает высокой герметичностью, и отсутствием трения уплотнения затвора о седло, что значительно сокращает их износ.
Недостатки подобного типа клапанов заключаются в сильном гидравлическом сопротивлении, и, соответственно, в больших потерях энергии, ограничении максимального диаметра трубопроводов, на которые их можно установить, а также в существовании застойных зон (по причине S-образного внутреннего сечения), где могут накапливаться примеси и мусор.
Принцип работы шиберной задвижки
В положении «открыто» | |
---|---|
Шаг 1 | |
Шаг 2 | |
В положении «закрыто» |
Конструкция шиберной задвижки напоминает шлюз — поток регулируется путем его разделения при помощи металлической пластины – шибера. Шиберная задвижка – одно из наиболее простых приспособлений для регуляции потока.
Шиберные задвижки, в зависимости от конструкции запирающего элемента могут быть межфланцевыми, двусторонними и ножевыми.
К достоинствам шиберной задвижки следует отнести то, что этот тип задвижек в открытом состоянии не содержит никаких элементов, препятствующих потоку.
Принцип действия мембранного клапана
В положении «открыто» | |
---|---|
Шаг 1 | |
Шаг 2 | |
В положении «закрыто» |
Мембранные клапаны используют в качестве запорного элемента гибкую мембрану (диафрагму) метод «щипать», чтобы остановить поток клапана, используя гибкую мембрану.
Одним из преимуществ мембранного клапана является то, что компоненты самого клапана отделены от потока среды, что в случае агрессивных сред увеличивает срок службы клапана, при условии регулярного обслуживания и своевременной замены мембраны.
Эти типы клапанов, как правило, не подходит для агрессивных сред, и сред с высокими температурами, в основном, они применяются для водопроводных систем.
Ниже представлено видео, в котором наглядно показан принцип работы трехэксцентрикового дискового затвора
Регулирующая арматура — это… Что такое Регулирующая арматура?
Регулирующая арматура — это вид трубопроводной арматуры, предназначенный для регулирования параметров рабочей среды. В понятие регулирования параметров входит регулирование расхода среды, поддержания давления среды в заданных пределах, смешивание различных сред в необходимых пропорциях, поддержание заданного уровня жидкости в сосудах и некоторые другие. Выполнение всех своих функций регулирующая арматура осуществляет за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение.
В зависимости от конкретных условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются внешние источники энергии и управление по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используется также автоматическое управление непосредственно от рабочей среды. В современной промышленности уже редко, но все же встречается, основной способ управления регуляторами в прошлом — ручное управление (см. рисунок справа).
В зависимости от параметров рабочей среды (давления, температуры, химического состава и др.) к каждому виду регулирования предъявляются различные требования, что привело к появлению множества конструктивных типов регулирующей арматуры. С точки зрения автоматизации промышленных предприятий каждый из них рассматривается как элемент системы автоматического управления технологическим процессом, протекающим с участием жидких и газообразных рабочих сред и регулирующимся под воздействием получаемой командной информации[1][2][3].
Основные виды конструкций
Блок подготовки воздуха
Современный регулирующий клапан с электрическим приводом.
Регулирующий клапан
Эти устройства получили наибольшее распространение среди различных типов регулирующей арматуры. Большинство из них весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические виды.
По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на:
- проходные — такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется;
- угловые — меняют направление потока на 90°;
- трехходовые (смесительные) — имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один. В сантехнике такое устройство имеет название смеситель.
Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов, по этому признаку они разделяются на:
- односедёльные;
- двухседёльные;
- клеточные;
- мембранные;
- золотниковые[1][2].
Для управления регулирующими клапанами используются электроприводы, электромагнитные приводы и пневмоприводы. Чтобы усилия от среды и сила трения в направляющих и уплотнении не приводили к снижению точности работы клапана, используются дополнительные устройства — позиционеры[3].
Запорно-регулирующий клапан
С помощью этого устройства осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто»; такая конструкция является двухседёльной[1][2].
Смесительные клапаны
Используются в тех случаях, когда необходимо в определенных пропорциях смешивать различные среды, например холодную и горячую воду, выдерживая постоянным какой-либо параметр (например, температуру) или изменяя его по заданному закону. Отличие смесительных клапанов от регулирующих заключается в том, что управляющее воздействие, задающее положение плунжера в первых, определяет расходы одновременно двух сред, а не одной, как в регулирующих клапанах[1].
Также как и регулирующие клапаны, смесительные могут управляться с помощью электрического или пневматического привода (см. рис).
Регулятор с мембранным пневматическим приводом и электронным позиционером.
Регуляторы давления прямого действия
Регуляторы прямого действия служат для поддержания постоянного давления в трубопроводе, эта необходимость может возникнуть в реальных рабочих условиях, когда в нём происходят колебания давления рабочей среды, недопустимые для нормальной работы технологической системы или установки.
В отличие от арматуры непрямого действия, в которой для непрерывного регулирования нужно отслеживать специальными датчиками состояние контролируемого параметра и при его отклонении от нормы выдавать командный сигнал приводу, регулятор прямого действия срабатывает непосредственно от среды в контролируемом участке трубопровода без использования посторонних источников энергии. Кроме таких регуляторов, арматурой прямого действия являются предохранительные клапаны, относящиеся к предохранительной арматуре и обратные клапаны, относящиеся к защитной арматуре.
Регулирование давления может производиться после регулятора (по направлению потока среды), в этом случае регулятор называют «После себя», или перед ним, в этом случае он называется «До себя».
Принцип работы:
Предположим, что заданному номинальному давлению в трубопроводе соответствует установившийся поток среды через регулятор, при этом усилие от давления среды на чувствительном элементе компенсируется задатчиком нагружения (пружиной или грузом), то есть система находится в равновесии. При изменении давления в трубопроводе это равновесие нарушается и затвор арматуры перемещается, преодолевая усилие от задатчика, или наоборот, поддаваясь ему, при этом изменятся степень открытия регулирующего органа, а следовательно и расхода среды. С изменением расхода меняется давление и, при достижении исходного его значения, система снова приходит в равновесие и затвор прекращает двигаться.
Наиболее часто встречаются регуляторы прямого действия, оснащенные мембранными приводами. Присоединение регуляторов к трубопроводу, как правило, фланцевое, однако, встречаются регуляторы малых диаметров с резьбовым соединением (муфтовые)[1][2][3].
Регулятор уровня
Регуляторы уровня используются в сосудах, применяемых в энергетических, холодильных и других установках. Управляются они поплавком, по команде от которого происходит впуск дополнительного количества жидкости («регулятор питания») или выпуск избыточного количества жидкости («регулятор перелива»)[1][2].
Другие типы
Также могут использоваться в качестве регулирующей арматуры, но значительно реже, другие типы:
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
- ↑ 1 2 3 4 5 Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.
- ↑ 1 2 3 4 Трубопроводная арматура с автоматическим управлением. Справочник. Под общей редакцией С.И.Косых. — Л.: Машиностроение, 1982.
Запорно-регулирующая арматура
17.06.2016
Запорно-регулирующая арматура
Запорно-регулирующая арматура – это элементы системы, предназначенные для управления потоком теплоносителя путем частичного или полного перекрывания проходного сечения трубопроводов.
Данный вид арматуры делится на две группы: запорную и регулирующую.
Запорная арматура — устройства для управления потоками транспортируемых материалов (природных газов, нефти, воды, и др.) в трубопроводах, котлах, агрегатах, резервуарах и других технических сооружениях. Является наиболее распространённым видом трубопроводной арматуры. Крепится на трубах c помощью присоединит. патрубков (муфтовых, фланцевых, цапковых или штуцерных) или приваривается. Различают общетехническую и специального назначения. Широкое применение получила запорная арматура общетехнического назначения, она используется при транспортировании неагрессивных жидкостей и газов. Запорная арматура специального назначения предназначена для коррозионных, агрессивных или токсичных сред, a также при высоких давлениях, низких и сверхнизких температурах, вакуума и т.д. и изготовляется из легирующей хромоникелевой стали. Основные конструктивные элементы — корпус и затвор. B зависимости от формы затвора и характера перемещения его в корпусе во время работы подразделяется на краны, клапаны (вентили), задвижки и заслонки (поворотные или дисковые затворы. Изготавливается арматура c диаметром условного прохода (Дy) от 15 до 1400 мм (номинальный диаметр отверстия, служащего для прохождения транспортируемых материалов), на условное давление (Py) от 0,1 МПa до 16 МПa и температуру; транспортируемых материалов от
-60°C до +150°C, окружающей среды от -60°C до +40°C.
Регулирующая арматура — это вид трубопроводной арматуры, предназначенный для регулирования параметров рабочей среды. В понятие регулирования параметров входит регулирование расхода среды, поддержания давления среды в заданных пределах, смешивание различных сред в необходимых пропорциях, поддержание заданного уровня жидкости в сосудах и т.п. Выполнение всех своих функций регулирующая арматура осуществляет за счёт изменения расхода среды через своё проходное сечение.
В зависимости от конкретных условий эксплуатации применяются различные виды управления регулирующей арматурой, чаще всего при этом используются внешние источники энергии и производится управление по команде от датчиков, фиксирующих параметры среды в трубопроводе. Используется также автоматическое управление непосредственно от рабочей среды.
В зависимости от параметров рабочей среды (давления, температуры, химического состава и др.) к каждому виду регулирования предъявляются различные требования, что привело к появлению множества конструктивных типов регулирующей арматуры: регуляторы давления, смесительные клапаны, регулирующие клапаны и др. Изготавливается арматура c диаметром условного прохода (Дy) от 15 до 1400 мм (номинальный диаметр отверстия, служащего для прохождения транспортируемых материалов), на условное давление (Py) от 0,1 МПa до 16 МПa и температуру.
Регулирующая и запорная арматура: вкратце о терминологии
Не каждый частный застройщик может общаться «на равных» с инженерно-техническими работниками предприятий, специализирующихся на монтаже трубопроводов. Особый сленг, используемая специалистами, далеко не всегда понятна простому обывателю. Дабы избежать недопонимания, в статье, подготовленной компанией «Армметалл», вкратце разъяснены значения ряда терминов, применяемыми техническими специалистами, а также рассмотрены вопросы покупки нового и ранее эксплуатировавшегося оборудования.
Трубопроводная арматура
Чем отличается запорная арматура от водопроводной задвижки или газового крана? Оказывается, ничем: это обобщающее понятие, которым обозначают устройства (или совокупность устройств) для перекрытия, перенаправления, регулировки или смешения рабочей среды (жидкости или газа). Таким образом, под данным определением следует понимать группы устройств с различной конструкцией и назначением: задвижки, краны, клапаны, затворы, конденсатоотводчики и регуляторы. Ниже — о некоторых классификационных признаках, благодаря которым любой неспециалист сможет понять разницу между краном и задвижкой, затвором и клапаном.
Назначение
- Главный классификационный признак — назначение: по данному признаку трубопроводную арматуру подразделяют на ряд нижеперечисленных технических средств.
- Запорная арматура — устройства для остановки потока рабочей среды.
- Регулирующая — устройства, с помощью которых можно изменять параметры рабочей среды.
- Предохранительная арматура — оборудование, автоматически срабатывающие при превышении заданных величин или при изменении характеристик рабочей среды (так называемые подрывные клапаны и пр.)
- Распределительно-смесительная применяется для изменения направления потока или смешивания нескольких потоков жидкости или газа.
Принцип действия
Одни и те же операции — перекрытие, регулировка, смешение — можно выполнять, используя различное оборудование. Чтобы не возникало путаницы, нормативная документация подразделяет трубопроводную арматуру на ряд классов. Например, задвижка — это разновидность запорной арматуры, в которой рабочий орган (втулка) перекрывает поток газа или жидкости перпендикулярно их направлению движения; при этом втулка перемещается обратно-поступательно. Чаще всего задвижки используют только для остановки потока, для регулировки применяют другие устройства. В клапанах рабочий орган (клапанная тарелка) перемещается параллельно потоку; принцип действия кранов основан на вращении рабочего органа, а затворов — на изменении геометрии сечения пропускного канала.
Что предпочесть: б/у или новое?
Нередко застройщик сталкивается с выбором: купить новое оборудование или же обратиться в фирму, специализирующуюся на продаже б/у-труб и арматуры? Ответить на этот вопрос однозначно нельзя: несмотря на выгодность приобретения ранее использовавшихся устройств, подобная покупка сопряжена с определенной долей риска, и в то же время сулит немалую экономию.
Всё решается исходя из технического состояния оборудования и его стоимости: если продажа труб б/у сопровождается демонстрацией устройств с высокой степенью износа и коррозийными повреждениями, такое оборудование лучше не покупать — долго оно не прослужит. В то же время стоит отметить, что нередко на складах так называемого делового металла можно встретить трубы в идеальном техническом состоянии. В любом случае, мы рекомендуем обсудить с предприятием, осуществляющим продажу труб б/у возможность возврата, а также заручиться поддержкой специалистов компании «Армметалл».
http://best—stroy.ru/ — строительный портал БЕСТ-СТРОЙ
Невский
Обратный клапан — вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически. С помощью обратной арматуры защищается различное оборудование, трубопроводы, насосы и сосуды под давлением, а также возможно существенно ограничить течь рабочей среды из системы при разрушении её участка.
Основными видами обратных клапанов являются собственно обратные клапаны и обратные затворы, главное их различие — в конструкции затвора (элемента, который перекрывает поток среды, садясь в седло), у первых он выполняется в виде золотника, у вторых — в виде круглого диска, который часто именуют захлопка.
Обратные клапаны как правило устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов, а затворы — как на горизонтальных, так и на вертикальных участках. По направлению потока рабочей среды клапаны обратные в основном выполняются проходными (направление потока в них не изменяется), но встречаются и угловые (направление потока меняется на 90°), а затворы обратные — только проходными.
При отсутствии потока среды через арматуру золотник в обратном клапане или захлопка в обратном затворе под действием собственного веса или дополнительных устройств (например пружины) находятся в положении «закрыто», то есть затвор находится в седле корпуса. При возникновении потока затвор под действием его энергии открывает проход через седло. Ясно, что для того, чтобы поток среды изменил своё направление на противоположный он должен остановиться. В этот момент скорость потока становится нулевой, затвор возвращается в исходное закрытое положение, а давление с обратной стороны прижимает золотник или захлопку, препятствуя возникновению обратного потока среды. Таким образом, срабатывание обратной арматуры происходит под действием самой среды и является полностью автоматическим.
Классификация арматуры — клапан обратный, электромагнитный, кран шаровый, Danfoss и Naval
Классификация арматуры по области применения
Арматура общего назначения используется в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Изготавливается арматура в больших объемах и предназначена для трубопроводов воды, пара, газа, а также других сред со стандартными (условными) значениями технических параметров. Трубопроводная арматура общего назначения подлежит обязательной сертификации.
Арматура для особых условий работы предназначена для эксплуатации при условно высоких (максимальных) давлениях и температурах, при низких температурах (обогреваемая арматура), на токсичных и взрывоопасных производствах. Сюда так же относится энергетическая (сверхвысокие температуры) и криогенная (сверхнизкие температуры) арматура. Фонтанная арматура для нефтедобычи, арматура для абразивных, вязких и сыпучих материалов (песок, цемент, пульпа). Для эксплуатации требуется разрешение Госгортехнадзора России.
Арматура специального назначения не производится серийно. Выпускается по техническим требованиям конечного потребителя, с учетом требуемых эксплуатационных характеристик. Применяется на единичных промышленных объектах, на АЭС, ГЭС, ТЭС и др. Требуется разрешение Госатомнадзора России.
Арматура судовая выпускается для эксплуатации на морском и речном транспорте, с учетом повышенных требований к весу, размерам, стойкости арматуры к воздействию агрессивной среды и безотказности в работе. Выпускается в основном из латуни (бронзы), нержавеющей или легированной стали. Для сертификации этой арматуры применяется сертификат Морского Регистра.
Арматура сантехническая используется, в основном, в быту. Устанавливается в системах отопления (терморегуляторы Danfoss, балансировочные клапаны), в системах водоснабжения (водоразборные краны, смесители, сетчатые фильтры и т.д.) и в системах сточных вод и канализации. Кроме сертификата соответствия ГОСТу, эта арматура, обычно имеет и гигиенический сертификат.
Классификация арматуры по функциональному назначению
Арматура запорная применяется для перекрытия на трубопроводах потока жидкостей, пара, газов и должна обеспечивать заданную степень герметичности в соответствии с ГОСТ 9544-2005 «Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов». К запорной арматуре относятся: задвижки стальные и чугунные, затворы дисковые, краны шаровые, клапаны (вентили). Недопустимо использовать запорную арматуру в качестве дросселирующих устройств (регулирование потока среды).
Арматура регулирующая предназначена для регулирования потока рабочей среды путем изменения ее параметров – расхода, давления, температуры и др. Регулирующая арматура подразделяется на устройства, работающие от внешнего привода (электрического, пневматического и др.) и устройства, использующие, в качестве привода или командного сигнала, энергию рабочей среды. Например, регулятор давления РДС, РД-НО (НЗ), рычажно-грузового действия РК и др.
Арматура запорно-регулирующая объединяет функции запорных и регулирующих устройств. К такой арматуре относятся клапаны запорно-регулирующие КЗР, дисковые затворы и заслонки с возможностью дросселирования потока, универсальные клапаны Danfoss (Данфосс) и терморегуляторы.
Арматура распределительно-смесительная предназначена для распределения потоков жидкостей или газов по определенным направлениям, в зависимости от заданных параметров или для смешивания потоков. Сюда входят смесительные и распределительные клапаны, сильфонные регуляторы температуры ТРЖ, РТЕ-21М, ТРТС и др.
Арматура предохранительная используется для автоматической защиты оборудования и трубопроводных систем при недопустимом повышении давления, методом сброса избытка рабочей среды в атмосферу (без противодавления) или в обратный трубопровод (с противодавлением). Сюда относятся пружинные и рычажные предохранительные клапаны, блоки предохранительных клапанов, импульсные устройства.
Арматура защитная и отключающая предназначена для автоматического отключения (защиты) оборудования при изменении направления движения среды или при изменении установленных параметров. Это отключающие и переключающие устройства, защитные котловые соленоидные клапаны (клапаны электромагнитные). К защитной промышленной арматуре, так же можно отнести фильтры сетчатые и фильтры магнитно-механические, основной задачей которых является защита трубопроводного оборудования от механического загрязнения.
Арматура обратная применяется для автоматического предотвращения гидроударов, а также обратного хода рабочей среды в трубопроводных системах. В невозвратно-запорной арматуре, кроме автоматической, реализована ручная функция управления потоком среды. Это клапаны обратные (затворы) поворотные, подъемные, шаровые, тарельчатые, пружинные и др.
Арматура контрольная используется для определения уровня жидкости в емкостях и резервуарах, а также для подключения или отключения приборов КИП и автоматики. Сюда относятся спускные вентили, рамки-указатели уровня, трехходовые краны-демпферы для измерительных приборов.
Арматура фазоразделительная предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их агрегатного состояния. Действие такой арматуры основано на различии термодинамических свойств или плотности разделяемых потоков. Сюда относятся конденсатоотводчики всех типов, воздухоотводчики и сепараторы.
Классификация арматуры в зависимости от конструкции
Задвижка — это запорная арматура, в которой запорный орган расположен вертикально, под углом в 90 градусов, к осевой линии магистральных патрубков. Задвижки чугунные или стальные, в которых запорный орган выполнен в виде клина называются клиновыми. Различают так же шланговые задвижки, конструкция которых предусматривает эластичный шланг, который пережимаясь, обеспечивает перекрытие транспортируемой среды. А также шиберные ножевые задвижки, предназначенные для установки на вязких и пульпообразных средах.
Затвор — это трубопроводная арматура, в которой запирающий (регулирующий) элемент имеет дисковую форму. Затворы дисковые имеют фланцевое или межфланцевое (стяжное) присоединение к трубопроводу. Стальные затворы дисковые (запорные или обратные) могут иметь присоединение под приварку. Преимуществами затворов является малый вес и небольшое гидравлическое сопротивление.
Клапан (вентиль) — это трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий тарельчатый элемент расположен горизонтально или под углом (прямоточные клапаны) к осевой линии магистральных патрубков. Конструктивно различают мембранные клапаны, в которых в качестве запорного элемента используется эластичная мембрана, (клапаны электромагнитные прямого и непрямого действия). Мембрана в таких клапанах выполняет функцию запорного органа, уплотнения запорного органа и уплотненного корпусного кольца. Регулятор (клапан регулирующий) по конструкции, представляет собой клапан, с установленным на него регулирующим устройством (приводом).
Кран — это трубопроводная арматура, в которой основной элемент имеет конусную или цилиндрическую форму и поворачивается на угол 90 градусов (кран пробко-сальниковый) или на угол 180 градусов (кран трехходовой). Кран шаровый — трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий элемент имеет шаровую (сферическую) форму. Кроме запорных, различают регулирующие шаровые краны, например, Naval trim, Vexve. В регулирующих кранах шар имеет специальную конструкцию, предназначенную для изменения (регулирования) расхода рабочей среды.
Классификация арматуры по способу управления
Арматура ручного управления. Управление рычагом, маховиком, штурвалом или другим элементом конструкции арматуры осуществляется персоналом в ручном режиме на корпусе арматуры, (задвижки с маховиком, краны шаровые с ручкой и др.)
Арматура дистанционного управления конструктивно выполнена без органа управления и соединяется с ним дистанционно, при помощи адаптера – выносного или телескопического штока, штанг, рычагов. Например, задвижка чугунная МЗШ устанавливается на трубопроводе, под землей, а управление осуществляется при помощи штока, с поверхности земли, через специальный люк-ковер.
Арматура приводная. Управляется с помощью внешнего электрического, пневматического или гидравлического привода, установленного непосредственно на корпусе арматуры. Наиболее часто применяется на запорной и регулирующей арматуре. Также управление может быть осуществлено в ручном режиме, с помощью ручного дублера, обычно имеющегося на приводе (кроме клапанов электромагнитных (соленоидных), кранов с сервоприводом и др.).
Арматура автоматического управления. Управляется воздействием энергии рабочей среды непосредственно на запорный или регулирующий орган, мембрану, управляющее устройство, либо воздействием командного давления (сигнала) на такое устройство, полученное от автоматических приборов, датчиков и т.д. Например, регулирующие клапаны с позиционером, регуляторы давления Danfoss, РДС, регуляторы температуры РТ-ДО (ДЗ).
Классификация арматуры в зависимости от давления
Арматура вакуумная — ниже 0,1МПа (общепромышленная, судовая, специальная и контрольная арматура)
Арматура низкого давления — от 0 до 1,6МПа (общепромышленная, судовая, специальная и контрольная арматура)
Арматура среднего давления — от 1,6 до 10МПа (общепромышленная, специальная, криогенная и контрольная арматура)
Арматура высокого давления — от 10 до 80МПа (энергетическая, специальная, криогенная, контрольная и фонтанная арматура)
Арматура сверхвысокого давления — свыше 80МПа (энергетическая, специальная, криогенная, контрольная и фонтанная арматура)
Классификация арматуры в зависимости от температуры
Арматура криогенная, для сжиженных газов — температура ниже минус 153°С (клапаны, регуляторы, запорные устройства из специальных сталей и сплавов)
Арматура холодильных установок — температуры от минус 153°С до минус 60°С (холодильная техника Danfoss (Данфосс), запорно-регулирующая арматура из специальных и неметаллических сплавов)
Арматура для низких температур — от минус 60°С (специальная техника Danfoss, клапаны, регуляторы, задвижки из легированных марок стали 20ХН3Л, 09Г2С и др.)
Арматура средних параметров — температуры до плюс 450°С (трубопроводная арматура из углеродистых сталей 20Л, 30-35Л, 45Л и др.)
Арматура высоких параметров — температуры до плюс 600°С (трубопроводная арматура из специальных, нержавеющих и молибденистых марок стали ХМФ, 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ и др.)
Арматура жаростойкая — температуры свыше плюс 600°С (применяемые материалы в зависимости от индивидуальных условий эксплуатации – никель, молибден, титан содержащие сплавы)
Классификация арматуры по способу монтажа
Арматура муфтовая. Монтируется при помощи муфт (внутренняя трубная, коническая, цилиндрическая или др. резьба). В основном это краны шаровые, чугунные вентили, клапаны небольших диаметров, Ду до 50 мм (в редких случаях до 80 мм). Применяется на бытовой сантехнической арматуре, на специальной и контрольной арматуре.
Арматура цапковая. Монтируется в трубопроводную систему при помощи наружной резьбы, с буртиком под уплотнительное кольцо. Применяется на специальной арматуре высокого давления, на трубопроводах с агрессивной рабочей средой и в случаях, где требуется обеспечить высокую надежность и быстроразъемность соединения.
Арматура штуцерная. Монтируется к трубопроводу с помощью патрубков с наружной резьбой. Ответная деталь трубопровода называется штуцер или ниппель (с внутренней резьбой). Применяется на некоторых типах шаровых кранов, клапанов, соединениях типа «американка» и на специальной (контрольной) арматуре.
Арматура под сварку. Монтируется к трубопроводу с помощью патрубков под приварку. Это самый надежный вид соединения. Используется, в основном, на энергетических задвижках и клапанах высокого давления. Так же, присоединение под приварку, широко применяется на кранах шаровых, на отечественной и импортной трубопроводной арматуре.
Арматура фланцевая. Монтируется к трубопроводу при помощи фланцев, в соответствии с ГОСТ 12815-80. Наибольшая часть задвижек чугунных и стальных изготавливается с фланцевым присоединением. Удобный монтаж, возможность быстрой замены оборудования на трубопроводе, позволяют применять такой вид соединения в большинстве случаев. Кроме задвижек, фланцевое соединение применяется на дисковых затворах, клапанах, кранах, при монтаже фасонных деталей и пожарного оборудования городской водопроводной сети.
Арматура стяжная. Межфланцевое (стяжное) присоединение широко используется для монтажа дисковых затворов, шиберных задвижек, некоторых типов обратных клапанов и регуляторов. Арматура стяжная не имеет своих присоединительных фланцев и стягивается шпильками между фланцами, установленными на трубопроводе. Преимуществом межфланцевой арматуры является надежность соединения и малая масса.
Классификация арматуры по способу герметизации к внешней среде
Арматура сальниковая. Герметичность арматуры, по отношению к внешней среде обеспечивается сальниковым узлом, который находится в постоянном соприкосновении с подвижным элементом арматуры – шпинделем, совершающим во время работы возвратно-поступательное движение. Разборный сальниковый узел применяется в задвижках, кранах, клапанах. Исключение составляет импортная трубопроводная арматура Naval, Danfoss, Jafar, где для обеспечения герметичности применяется одно или несколько О-образных колец.
Арматура сильфонная. Герметичность арматуры обеспечивается сильфонным узлом, который представляет собой гофрированный патрубок из нержавеющей стали или специальной пластмассы. Под действием нагрузки сильфон деформируется, но сохраняет свои свойства, обеспечивая герметичность и в затворе, и по отношению к внешней среде. Сильфонные узлы применяются в запорных клапанах, в регуляторах давления РДС, в предохранительных клапанах СППК и другой арматуре.
Арматура мембранная. В конструкции арматуры предусмотрен эластичный элемент – мембрана, которая выполняет функцию затвора, уплотнительного элемента затвора и уплотнения корпуса. Такая конструкция применяется в мембранных клапанах (электромагнитных, соленоидных) в запорных и предохранительных клапанах. Также, мембрана часто применяется в качестве чувствительного элемента у регуляторов давления воды или пара.
Арматура шланговая. Арматура, в которой перекрытие потока рабочей среды происходит пережатием эластичного шланга, называется шланговой. Эластомер обеспечивает герметичность и по отношению к внешней среде, и является запорным органом. Шланговые задвижки часто применяются для жидких, вязких и агрессивных сред, т.к. имеют отличную герметичность и нулевое гидравлическое сопротивление.
Виды трубопроводной арматуры
Запорная арматура: Арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью.
Предохранительная арматура: Арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды.
Регулирующая арматура: Арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода.
Запорно-регулирующая арматура: Арматура, совмещающая функции запорной и регулирующей арматуры.
Обратная арматура (Ндп. арматура обратного действия): Арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды.
Невозвратно-запорная арматура: Обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие арматуры.
Невозвратно-управляемая арматура: Обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное открытие, закрытие или ограничение хода арматуры.
Распределительно-смесительная арматура (Нрк. распределительная арматура; смесительная арматура): Арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков.
Спускная арматура (Нрк. дренажная арматура): Запорная арматура, предназначенная для сброса рабочей среды из емкостей (резервуаров), систем трубопроводов.
Фазоразделительная арматура: Арматура, предназначенная для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях.
Конденсатоотводчик: Арматура, удаляющая конденсат и не пропускающая или ограниченно пропускающая перегретый пар.
Защитная арматура (Нрк. отключающая арматура): Арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.
Редукционная арматура (Нрк. дроссельная арматура): Арматура, предназначенная для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части.
Контрольная арматура: Арматура, предназначенная для управления поступлением рабочей среды в контрольно-измерительную аппаратуру, приборы.
Применение регулирующего клапана в промышленности, клапан регулирования расхода газа
Регулирующие клапаны Becker T-Ball для природного газа
Системы природного газа стремятся к максимальной производительности и эффективности. В результате попыток удовлетворить растущие требования рынка многие конструкции регулирующих станций превышают рабочие характеристики других производителей регулирующих клапанов. Когда дело доходит до высоких требований по регулированию природного газа, серия регулирующих клапанов Becker T-Ball предлагает серию клапанов, которые могут помочь вам оптимизировать производительность вашей системы.
Решение
Baker Hughes может применяться в сложных условиях, требующих агрессивного шумоподавления, высоких перепадов давления, больших объемов массового расхода и высочайшей точности. Кроме того, Becker T-Ball может работать с различными средами от чистого природного газа до многофазных и агрессивных высокосернистых газов.
Преимущества Becker T-Ball включают:
- Уменьшение занимаемой площади станции
- Повышенная эффективность работы системы
- Повышенная надежность и срок службы
- Сокращение ручного управления и обслуживания
- Значительное сокращение летучих выбросов
- Более простые и безопасные условия эксплуатации для полевого персонала
Оптимизированный выбор трима:
Т-образный шаровой кран может быть легко настроен опытными инженерами BHGE в соответствии с требованиями вашего конкретного приложения.Доступный в полном диапазоне конструкций трима (FPCV-T0, QTCV-T1, QTCV-T2, QTCV-T3 и QTCV-T4), этот клапан может быть настроен в соответствии с вашими требованиями к точному расходу и шумоподавлению. Например, приложения, в которых требуется высокий массовый расход без необходимости в шумоподавлении, хорошо подходят для традиционной полноразмерной конструкции режима FPCV-T0.
Для модели QTCV-T4 идеально подходят приложения, требующие высокого перепада давления и повышенного внимания к шуму. Кроме того, BHGE предлагает дополнительные строительные материалы, в том числе экзотические сплавы и закаленные покрытия, которые могут увеличить срок службы и производительность в тяжелых условиях.
Ассортимент продукции:
Наши продукты спроектированы, изготовлены и испытаны в соответствии с международными отраслевыми стандартами для повышения качества нашей продукции.
Клапаны
: запорные, дистанционные, автоматические — что лучше?
На этот раз наш вопрос исходит от жителя Санта-Барбары и касается разлива нефти в прошлом месяце из берегового трубопровода, который вышел из строя, позволив сырой нефти достичь океана.
Вопрос недели:
Было бы очень полезно для нас здесь, в Санта-Барбаре, если бы вы ответили на некоторые из наших вопросов.Одна из проблем в нашем недавнем разливе трубопровода возле Санта-Барбары заключается в том, должен ли быть автоматический запорный клапан, как это есть в большинстве трубопроводов здесь. Представители отрасли настаивают на том, что автоматическое отключение может вызвать непредвиденные последствия, в том числе избыточное давление в другом месте трубопровода, и что безопаснее отключать трубопровод вручную. Остальные трубопроводы здесь имеют автоматические перекрытия, и с ними не было никаких аварий. Сможете разобраться в этой неразберихе?
Я думаю, что по поводу этого разлива по-прежнему существует значительная путаница, что очень плохо, потому что либо PHMSA, либо компания могли бы прояснить это, немного связавшись с этим.
Например, я до сих пор не знаю, какой тип клапана был на этом трубопроводе. В некоторых сообщениях говорится, что клапан был закрыт «вручную», что заставило бы кого-то поверить, что это было похоже на клапан в Сан-Бруно, где кто-то должен был на самом деле подъехать к месту и выключить клапан, много и много раз поворачивая большое колесо / ручку. . В других сообщениях говорится, что клапан был отключен «вручную» из диспетчерской, когда оператор нажал кнопку, чтобы дистанционно закрыть клапан с помощью электроники.Это два очень разных сценария.
В таких местах обычно есть три типа клапанов:
— Ручные клапаны , которые необходимо физически отключить на участке клапана
— Клапаны с дистанционным управлением (RCV) , которые можно отключить из диспетчерской за сотни или тысячи миль от
– Автоматические запорные клапаны (ASV) , которые сами обнаруживают проблему на трубопроводе и затем отключаются без какой-либо необходимой помощи человека.
Очевидно, что рассматриваемый клапан на линии Plains All American не был автоматическим клапаном, но, судя по тому, что я могу расшифровать из новостей, я подозреваю, что это был клапан с дистанционным управлением. После трагедии в Сан-Бруно NTSB рекомендовал установить автоматические клапаны на трубопроводах природного газа, и они оставили это на усмотрение PHMSA и промышленности, чтобы решить, что лучше, с дистанционным управлением или автоматическими клапанами. PHMSA провела большое и дорогостоящее исследование этих типов клапанов для трубопроводов природного газа и опасных жидкостей, которые можно найти здесь.Итог был:
«Технико-экономическая оценка, проведенная в рамках данного исследования, показывает, что при определенных условиях установка ASV и RCV на вновь построенных и полностью замененных трубопроводах для природного газа и опасных жидкостей технически, эксплуатационно и экономически осуществима с положительной рентабельностью. Однако эти результаты могут не применяться ко всем вновь построенным и полностью замененным трубопроводам, поскольку параметры для конкретной площадки, которые влияют на анализ рисков и оценку осуществимости, часто значительно различаются от одного сегмента трубопровода к другому и могут не соответствовать тем, которые рассматриваются в этом исследовании.Следовательно, техническая, эксплуатационная и экономическая осуществимость и потенциальные рентабельности установки ASV и RCV на вновь построенных или полностью замененных трубопроводах необходимо оценивать в каждом конкретном случае ».
Это правда, что если автоматический клапан решил закрыть неправильно, это может вызвать проблемы с давлением на других частях трубопровода. В трагедии в Беллингхэме это был неправильно установленный клапан, который решил закрыться сам по себе, вызвав скачок давления, направленный обратно в Беллингхэм, и поврежденный трубопровод лопнул в уязвимом месте.Похоже, что умные инженеры считают, что, хотя очевидно, что это риск, технология улучшилась, не все автоматические клапаны установлены неправильно, и что вся система может быть спроектирована и запрограммирована на выполнение других действий, когда автоматический клапан посылает сигнал, что это действительно так. закрытие, например, изменение скорости, с которой он закрывается, или направление других компонентов, таких как другие клапаны и насосные станции, на регулировку закрытия клапана, чтобы преодолеть этот риск.
Верно также и то, что человеческие ошибки операторов в диспетчерской могут задержать закрытие дистанционно управляемых клапанов, что приведет к разливу большего количества нефти, как в случае разлива трубопровода ExxonMobil Silvertip в Йеллоустоун, или к тому, что действия будут выполняться в неправильном порядке, поэтому закрытие этого типа клапана может повредить другие части системы.
Таким образом, суть в том, что между преимуществами ASV перед RCV существует значительная серая зона, и во многом это зависит от системы трубопроводов, подготовки операторов и топографии.
Действующие правила, применяемые ко всем линиям для опасных жидкостей, требуют, чтобы «клапан был установлен в каждом из следующих мест:…. (C) На каждой магистрали в местах вдоль трубопроводной системы, которые минимизируют ущерб или загрязнение от случайного сброса опасной жидкости. , в зависимости от местности на открытой местности, для морских районов или для густонаселенных районов.»49 Свода федеральных правил, §195.260.
Для линий, к которым применяются правила управления целостностью, то есть менее половины жидкостных линий, где отказ может повлиять на зону с высокими последствиями, в правилах есть дополнительные соображения, касающиеся клапанов автоматического или дистанционного управления или EFRD. слова, обозначающие устройства ограничения аварийного потока.
Первое: «Оператор должен принять меры для предотвращения и смягчения последствий отказа трубопровода, которые могут повлиять на зону с высокими последствиями.»49 CFR 195.452 (i). Оператор должен провести анализ рисков «для определения дополнительных действий по повышению общественной безопасности или защиты окружающей среды»… включая «установку EFRD на участке трубопровода».
Говоря конкретно о EFRD: «Если оператор определяет, что EFRD необходим на участке трубопровода для защиты зоны серьезных последствий в случае утечки опасной жидкости из трубопровода, и оператор должен установить EFRD». 49 CFR 195. 452 (i) (4). За этим предложением следует длинный список факторов, которые необходимо учитывать при определении необходимости EFRD.
К сожалению, как и большинство нормативных требований, основанных на оценке рисков и производительности, они не помогают устранить какую-либо серую зону в этом вопросе. И они оставляют рассмотрение и определение каждому оператору в контексте плана управления добросовестностью, которого публика никогда не увидит.
Существует много предположений, что предлагаемые изменения в правилах, регулирующих трубопроводы для опасных жидкостей, могут включать изменения в правилах по установке различных типов клапанов, но никто не знает наверняка.В октябре 2010 г. было выпущено предварительное уведомление о предлагаемом нормотворчестве, в котором указывалось, что клапаны могут быть включены в предлагаемое правило. Предлагаемое правило еще не появилось на основе PHMSA и обзора Управления управления и бюджета Белого дома. Чтобы получать уведомления о прогрессе в этой области, перейдите на сайт www.regulations.gov, найдите PHMSA-2010-0229 и зарегистрируйтесь, чтобы получать уведомления по электронной почте при публикации новой информации.
Что такое клапанная станция?
Что означает клапанная станция?
Клапанные станции являются частью системы трубопроводов, которая контролирует поток и давление содержимого, которое она несет.Он действует как система управления и строится вдоль трубопровода над полосой отчуждения, например, рядом с дорогами, вдали от воздушных линий электропередач и других препятствий. Клапанные станции размещены таким образом, чтобы рабочие могли получить быстрый доступ в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Клапанные станции могут управляться дистанционно, а система связи используется для взаимодействия между всеми клапанными станциями в системе. С помощью этих станций можно изолировать тот или иной участок трубопровода для проведения профилактических или ремонтных работ.В зависимости от типа трубопровода, то есть типа продукта, транспортируемого по трубопроводу, клапанные станции располагаются с интервалом от 20 до 30 миль.
Trenchlesspedia объясняет клапанную станцию
iStock / Getty Images
Клапанные станции строятся над полосой отвода трубопровода, чтобы операторы могли быстро отключать секции во время чрезвычайной ситуации. Чтобы не допустить возникновения аварийных ситуаций, клапаны регулярно проверяются и обслуживаются, чтобы трубопроводы работали бесперебойно.
Иногда инциденты могут происходить на трубопроводе, требующем аварийного отключения, например, на нефтяной или газовой насосной станции. Для предотвращения аварии клапаны, соединяющие насосную станцию с трубопроводом, должны быть закрыты, а для отвода продукта от станции необходимо будет открыть другие клапаны.
Некоторые типы клапанов
Пусковые / запорные клапаны , такие как задвижка, шаровой кран, дроссельная заслонка и пробка для запуска или остановки потока жидкости или газа.
Клапаны ARC / ARC — Автоматические клапаны рециркуляции (ARV) и автоматическое управление рециркуляцией (ARC) обеспечивают минимальный поток для предотвращения высыхания клапана.
Клапан модуляции потока , такой как шаровой клапан, для модуляции потока жидкости через трубопровод.
Регулирующий клапан для управления потоком жидкости.
3-ходовой шаровой кран для изменения направления потока жидкости.
Редукционный клапан для регулирования давления технологического процесса.
Предохранительный клапан или клапан сброса давления для защиты от избыточного давления.
Обратный клапан для защиты от противодавления.
Органы управления клапанами
Большинство клапанов в газопроводной системе предназначены для автоматического открытия и закрытия, особенно во время аварийной ситуации. Приводы используются для управления этими клапанами, обычно на самых больших запорных клапанах, которыми трудно управлять вручную.Когда привод получает сигнал о падении или повышении давления, он может быстро открыть или закрыть клапан.
Размещение клапанных станций осуществляется специалистами для обеспечения стратегического размещения для защиты экологически уязвимых территорий, таких как устья рек, лагуны и даже населенные пункты.
Защита от избыточного давления для систем распределения природного газа
Автор Джон Дево, Бейкер Хьюз
Природный газ — это топливо, которое в изобилии используется как для производства энергии в промышленности, так и в жилых домах, и является одним из немногих источников энергии, которые доставляются непосредственно в наши дома.Поскольку это также легковоспламеняющаяся и потенциально взрывоопасная жидкость, коммунальные и распределительные компании должны уделять приоритетное внимание безопасности и уделять внимание своим системам защиты для предотвращения несчастных случаев.
Как мы видели на недавних событиях, даже при наличии этих знаний и мер безопасности все еще возможно, что что-то пойдет не так.
Каждая система природного газа спроектирована и одобрена для максимально допустимого рабочего давления (MAOP). Устройства регулирования или контроля давления используются для поддержания давления в системе ниже этого максимального номинального значения.В системах бытового электроснабжения MAOP может быть чрезвычайно низким; часто всего несколько дюймов водяного столба (<1 фунт / кв. дюйм).
Такие системы низкого давления могут быть уязвимы даже для незначительных скачков давления и могут привести к серьезным последствиям. Вот почему оборудование или системы защиты от избыточного давления критически важны, чтобы гарантировать, что единственная точка отказа не может привести к превышению MAOP системы.
Системы подачи природного газа различаются по конструкции и давлению, и коммунальное предприятие или оператор должны выбрать соответствующие защитные устройства для своей системы в соответствии с федеральными постановлениями, кодексами и стандартами проектирования компании.Ниже представлен базовый обзор распространенных сегодня методов защиты от избыточного давления.
Клапан сброса давления
Раньше предохранительные клапаны (PRV) были наиболее распространенным методом защиты газопроводов от избыточного давления. Когда предохранительные клапаны обнаруживают, что давление на выходе превышает заданное значение, они автоматически открываются, чтобы сбросить избыточное давление. Хотя этот метод хорошо зарекомендовал себя, он также имеет некоторые недостатки.
- Для обеспечения достаточной производительности для всех условий может потребоваться более одного предохранительного клапана, при этом каждый клапан настроен на немного разное установленное давление, так что они активируются последовательно в зависимости от уровня избыточного давления в системе.Это повышение давления при такой конструкции необходимо учитывать при определении безопасной работы и сброса давления.
- При сбросе давления эти клапаны не только шумят, но и выделяют легковоспламеняющиеся, вредные парниковые газы (90-95% метана) прямо в нашу атмосферу.
Предохранительные клапаны, используемые в этих системах, могут быть сбросными регуляторами (регуляторами противодавления), подпружиненными или пилотными, регулирующими клапанами, как правило, для систем с большей производительностью.
Наиболее распространенная система, используемая сегодня для станций регулирования природного газа, — это два регулятора с пилотным управлением или регулирующих клапанов, последовательно включенных, один из которых работает в качестве «рабочего», а другой установлен с немного более высоким установленным давлением в качестве «монитора». Это приводит к тому, что Worker является основным управляющим устройством, которое функционирует в нормальных условиях. Монитор будет оставаться открытым, если он не обнаружит, что давление на выходе превысило его более высокое установленное давление, и в это время он начнет закрываться и регулировать давление на своем более высоком значении.Это создает резервную систему, которая статистически снижает риск полного отказа на 400%.
Эта система может быть сконструирована с использованием регулирующих клапанов или пилотных регуляторов. Пилотные регуляторы обычно имеют более простую конструкцию и не имеют внешних отводов (без отвода в окружающую среду) во время работы и часто предпочтительны, когда позволяют требования к мощности. Конструкции с пилотным управлением предпочтительнее подпружиненных версий, поскольку они более чувствительны, что обеспечивает более высокую точность — обычно в пределах 1% по сравнению с 15% для конструкций с пружинным возвратом.
Еще одно преимущество — пилот может полностью открыть регулятор, если давление ниже уставки. Это позволяет использовать его в широкоэкранном мониторе. пока рабочий выполняет свою работу правильно, монитор будет оставаться широко открытым, сводя к минимуму ограничение потока. Подпружиненный регулятор в аналогичной установке останется частично закрытым. (рисунок 1)
Рабочий / система контроля
Регулирующие клапаны
предпочтительны для использования в качестве рабочих / наблюдателей и становятся необходимыми в системах с большим объемом или высоким перепадом давления.Используемый регулирующий клапан часто представляет собой поворотный шаровой клапан из-за его высокой собственной пропускной способности и низкого ограничения при полном открытии.
Поскольку регулирующие клапаны не являются самоуправляемыми, требуется устройство измерения давления для обеспечения обратной связи регулируемого давления, а также необходим контроллер для изменения положения клапана в ответ на это давление. В промышленных приложениях, где доступны приборный воздух или источники энергии, эти устройства обычно имеют пневматическое или электрическое управление. Но эти ресурсы не всегда доступны в удаленных местах, где может потребоваться регулирование газа, поэтому следует рассмотреть другой, более простой вариант.
Используя природный газ под более высоким давлением со стороны входа в систему, регулирующие пилоты клапана могут приводить в действие регулирующий клапан напрямую без какого-либо внешнего источника питания, по сути объединяя датчик / преобразователь давления и контроллер в одном устройстве. Существуют версии с чрезвычайно низким уровнем утечки, а также конструкции с обратным выбросом в трубопровод, исключающим выброс воздуха из атмосферы. Эти устройства могут преобразовывать регулирующий клапан в самоуправляемый регулятор, сохраняя при этом высокую пропускную способность и способность к перепаду давления сверхмощного клапана. (рис. 2 и 3)
Преимущества широко открытого монитора
(пассивный / резервный):
- Минимальное ΔP на мониторе снижает износ монитора.
- Работник, ведущий добычу, может поймать мусор перед монитором.
- Downstream worker более точный и отзывчивый.
- Пониженный поток газа через пилотную систему монитора.
- Недорогая сборка.
- Монитор всегда готов взять на себя управление.
Преимущества системы работник / монитор перед предохранительным клапаном:
- Нет выброса в атмосферу.
- Газ непрерывно подается в систему на безопасном уровне.
- Простота обслуживания и экономичность.
- Точный контроль.
- Пониженный уровень шума с монитором.
Другой вариант — подход «Рабочий монитор». Эта система очень похожа на систему широко открытых мониторов, за исключением того, что в этом случае оба компонента все время активно регулируют.В рабочей установке монитора каждый регулятор принимает на себя часть снижения давления, чтобы ступенчато уменьшить давление. Первый регулятор настроен на немного более высокое давление по сравнению со вторым и становится редуктором первой ступени.
Давление на выходе регулятора выше по потоку становится давлением на входе второго регулятора, что завершает снижение давления до желаемого давления ниже по потоку. Второй пилот / контроллер используется для измерения давления в системе ниже по потоку и запуска монитора первой ступени для срабатывания в случае избыточного давления и поддержания этого давления ниже по потоку. (рисунок 4)
Преимущества рабочего монитора
- Двухступенчатое отключение давления снижает нагрузку на регуляторы за счет распределения рабочей нагрузки.
- Распределенная рабочая нагрузка снижает частоту обслуживания системы.
- Пониженный системный шум при одинаковом массовом расходе.
- Состояние регулятора монитора можно определить до возникновения аварийной ситуации.
- Рентабельность и долгий срок.
Предохранительный запорный клапан также может быть оборудован для защиты от пониженного давления и обеспечивает дополнительный уровень защиты от повышенного давления в случае потери регулирования давления.Разница в том, что с другими методами, описанными выше, газ продолжает течь, а дополнительные устройства работают для его регулирования. Но если что-то пойдет не так с этими вторичными устройствами, что тогда? Хотя это нежелательно в качестве первого метода защиты, если регулирующие устройства, как первичные, так и вторичные, выходят из строя, система отсекающего клапана изолирует поток газа.
Клапаны отсечки
могут быть автономными устройствами или как неотъемлемая часть пилотного регулятора, каждая опция разработана со своими собственными механизмами обнаружения и управления.
Его функция проста: при обнаружении давления, превышающего заданное значение, для защиты от избыточного давления или ниже заданного значения для пониженного давления, внутренний механизм разблокируется и изолирующая заслонка закрывается. Заслонка остается в этом положении, останавливая весь поток газа, до тех пор, пока ее не сбросят вручную. Это обеспечивает защиту системы и удерживает ее в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет выявлена и устранена причина сбоя. (рисунок 5)
Во время нормальной работы фиксатор удерживает заслонку открытой.Давление на выходе контролируется мембранами регулятора избыточного и пониженного давления. Сила, создаваемая чувствительным давлением, уравновешивается пружиной регулировки уставки, расположенной в кожухе пружины. Регулировочный винт может использоваться для изменения силы пружины и управления уставкой избыточного давления или дополнительной уставкой пониженного давления.
Дополнительным преимуществом системы отсекающего затвора является двойная безопасность, обеспечиваемая в случае защиты от пониженного давления. Газовые приборы рассчитаны на работу при определенном давлении подачи газа.Что произойдет, если давление будет меньше этого? Мы видим контрольные лампы в старых домашних печах, водонагревателях, печах, каминах и т. Д.
Если давление газа упадет слишком низко для поддержания этой контрольной лампочки, газ может не загореться при подаче. Если это произойдет, газ может накапливаться в местной атмосфере, и в худшем случае это скопление газа может воспламениться, что приведет к взрыву. По этой причине защита от пониженного давления, которая перекрывала бы весь поток газа, если давление упадет ниже безопасной точки, также является важным фактором при проектировании системы.
Заключение
Общая безопасность системы природного газа является приоритетом для всех участников. Газовые системы могут быть очень сложными, и каждая система должна быть оценена, чтобы определить наиболее подходящую систему регулирования и безопасности для использования. Цель этой статьи — предоставить обзор нескольких методов и оборудования, которые можно использовать для обеспечения безопасного регулирования и подачи газа. P&GJ
Автор: Джон Дево — старший менеджер по продукции компании Becker and Mooney в области газового контроля и регуляторов в компании Baker Hughes, входящей в группу GE.Он имеет 35-летний опыт работы в сфере регулирующих клапанов и регуляторов.
Статьи по теме
Запорный клапан
— обзор
Клапаны
Клапаны
используются для остановки и / или регулирования потока жидкости в системах трубопроводов. Ниже обсуждаются различные типы клапанов и их использование.
Запорные клапаны
Запорные клапаны, как следует из названия, представляют собой клапаны, которые используются для полной остановки потока жидкости или газа по трубе.Обычно они бывают открытыми или закрытыми и не должны использоваться для регулирования потока жидкости. Они могут управляться вручную или, в случае больших клапанов, открываться с помощью мотора.
Различные типы запорных клапанов включают запорные, шаровые, дроссельные, пробковые и игольчатые клапаны.
Материал седла клапана
Под воздействием огня резиноподобные или тефлоновые материалы, используемые для уплотнения, выходят из строя быстрее, чем металл клапана. Следовательно, все шаровые краны, плунжерные клапаны и клапаны, которые зависят от кольцевых уплотнений штока при работе с жидкими углеводородами, должны быть спроектированы таким образом, чтобы разрушение материала седла не приводило к более чем незначительной утечке через шар, плунжер или шток.
Самозакрывающиеся клапаны
Самозакрывающиеся клапаны используются там, где невозможность закрытия клапана вручную может позволить потоку нефти или газа попасть в зоны, где может возникнуть серьезный пожар. Типы установок, для которых следует рассматривать самозакрывающиеся клапаны, включают в себя заборы воды и химикатов, вентиляционные отверстия, спускные патрубки, сливы, краны уровня, точки отбора проб, а также системы наполнения и опорожнения автоцистерн и бочек.
Обратные клапаны
Обратный или обратный клапан является обычно используемым средством защиты для предотвращения обратного потока жидкости.Однако он подвержен следующим сбоям:
- •
Твердые отложения вклиниваются в механизм обратного клапана, так что он не закрывается по требованию
- •
Продукты коррозии препятствуют открытию заслонки. закрытие
- •
Заслонка не садится должным образом, что приводит к некоторой утечке.
По этим причинам обратные клапаны обычно считаются слабым средством защиты, и на них нельзя полагаться в критических ситуациях.Как сказал один руководитель отдела анализа опасностей, «если вы полагаетесь на обратный клапан, чтобы быть в безопасности, то вы не в безопасности». Другой лидер использует цифру 49 из 50 для оценки надежности обратного клапана при чистой эксплуатации, то есть он ожидает, что обратный клапан не будет работать по запросу в 2% случаев.
Аварийные отсечные клапаны
В случае серьезного пожара на установке операторам может быть невозможно добраться до клапанов, которые должны быть закрыты, чтобы не допустить разжигания огня дополнительным горючим материалом.Поэтому полезно иметь аварийные запорные клапаны (EIV) по периметру блока. Если эти клапаны закрыты, поток всех опасных химикатов в установку будет остановлен, и огонь погаснет после того, как будет израсходован запас материала в установке. EIV должны быть расположены и защищены таким образом, чтобы они не были повреждены в результате пожара или взрыва, и чтобы операторы могли добраться до них в аварийной ситуации. EIV могут быть как ручными, так и автоматическими. Если они автоматические, операторы также должны иметь возможность связаться с ними в аварийной ситуации и закрыть их вручную.
В таблице 13.2 представлены типичные значения давления гидростатических испытаний для различных компонентов клапана.
Таблица 13.2. Типичные испытательные давления
Компонент клапана | Гидростатическое испытательное давление |
---|---|
Форсунки, как полные, так и полукорпусные, корпуса для полу-форсунок, корпуса со встроенными форсунками, первичное давление содержит компоненты главного клапана с пилотным управлением | В 1,5 раза больше максимально допустимого расчетного давления по каталогу производителя |
Корпуса для клапанов с полными форсунками, закрытые крышки с крышками | В 1,5 раза ниже максимального номинального давления выходного фланца или максимально допустимого противодавления в соответствии с каталогом производителя |
Сильфон для клапанов сбалансированного типа | Минимум 30 фунтов на кв. Дюйм (210 кПа) |
Части пилотных клапанов, содержащие первичное давление | 1,5-кратное максимальное номинальное значение входного фланца |
Внешний вид сильфона | Максимальное давление, указанное производителем предел |