Анализ конструкций трубопроводной арматуры, предложение по усовершенствованию проточной части запорной арматуры

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Ухтинский государственный технический университет

Анализ конструкций трубопроводной арматуры, предложение по усовершенствованию проточной части запорной арматуры

Гущин А.В., Звайгзне А.В.

Научный руководитель:

Кузьминых Д.В.

г. Ухта

В настоящее время запорно-регулирующая арматура является одним из важнейших элементов в системах добычи, транспортировки, хранения и распределения нефти.

Цель настоящего доклада - привлечь внимание к усовершенствованию проточной части, показать имеющиеся возможности и доказать, что задвижка усовершенствованная может превзойти все остальные конструкционные типы арматурных изделий.

В конструкционных типах арматурных изделий наиболее распространены задвижка, клапан, кран, затвор дисковый.

Клапаны очень распространенные изделия и имеют много модификаций. Применение разгрузки и современных уплотнений - основные вехи работы с клапанами. Использование разгрузки существенно уменьшает усилия на приводе. При этом заметно усложняется конструкция клапана и его диагнозопригодность из-за размещения силового разгрузочного элемента внутри клапана.

Из таблицы 1 видно, что кран шаровой и затвор дисковый имеют хорошие характеристики, поэтому стремительно развиваются, особенно краны.

Таблица 1

Краткая характеристика проточной части арматурных изделий

В таблице Т - требуемое; Б - большое; М - малое.

Наклонные клапаны позволяют сравнительно легко, заменой только корпуса, снижать гидравлическое сопротивление протекающей среды. Однако эксплуатация таких клапанов выявила ограничения их применения: установка приводов на них создает сильный изгибающий момент, затрудняющий нормальное функционирование. Требуется проводить наклонные трубопроводы.

Шаровой кран - самое динамично развивающееся из всех арматурных изделий. Ограничением его применения являются мягкие уплотнения (до 180°С) или очень дорогие металлические. В шаровом кране, как и в другом поворотном (а не поступательном) арматурном изделии, усилия от протекающей среды приходятся на опоры, а усилия на перемещение относительно невелики и могут быть обеспечены негромоздкими приводами.

Дисковые поворотные затворы позволяют соединить в одной конструкции две основные функции трубопроводной арматуры - регулирование и полное перекрывание потока, что обуславливает экономичность их использования. Правда, точность регулирования у затворов все же невысока. Открытие/закрытие затвора производится простым поворотом диска на 90°. Для использования в качестве регулирующей арматуры предусмотрено несколько фиксированных промежуточных положений. Затвор должен выбираться под определенный расход рабочей среды, который должен укладываться в поворот диска приблизительно от 15° до 75°. В этом диапазоне поворота диска затвор обладает пропорциональной характеристикой расхода, а поток рабочей среды не наносит вреда затвору. Регулирование расхода рабочей среды в узкой щели приводит к интенсивной кавитации, которая разрушает седловое уплотнение и покрытие диска.

Что же касается модернизации задвижек она целесообразна для:

- применения проточной части с малым гидравлическим сопротивлением, что существенно снижает энергозатраты объекта на прокачку теплоносителя;

- минимизации усилий на приводе при перекрытии потока теплоносителя использованием соответствующих проточных частей задвижек, снижением трения в ходовой части антифрикционными покрытиями и т.п.;

- создания альтернативы сильфонным клапанам в виде задвижек малого номинального диаметра с современными уплотнениями, со значительным снижением гидравлического сопротивления и стоимости изделий.

Рисунок 1 - Задвижка усовершенствованная

запорный регулирующий гидравлический задвижка арматура

Предполагается оптимизация проточной части на рисунке 1, существующих задвижек по следующим направлениям:

- Сужение проходного сечения; (из-за сужения уменьшается площадь проходного сечения, на которую давит поток жидкости тем самым уменьшается трение в паре затвор-седло)

- Выемные уплотнительные седла и другие внутренние модули (конусы сужения)

- Универсальный корпус под разные типы затворов (клиновые, параллельные) наличие такого оборудования позволяет использовать в зависимости от поставленных задач, наблюдается тенденция к унификации.

- Байпасная обвязка (задвижкой малого DN приводной и/или ручной) перепуск, при превышении определенного расхода или давления в аппарате производит открытие пролегающей параллельно линии. Расход или давление нормализуются.

- Антифрикционные покрытия на уплотнениях (образуют смазочную плёнку, которая помогает покрыть неровности поверхности и таким образом защищает от трения, наносятся с помощью обычных технологий окрашивания)

- Затворы с малым коэффициентом трения

- Модульные затворы (профилированные и интенсифицированные) с возможностью регулирования расхода. По определению задвижка предназначена для отсечения потока жидкости, данная конструкция с применением дроссельного шибера позволяет регулировать поток.

- Подпружиненные сальники (снижают потребность в обслуживании и поддерживает постоянное обжатие штока без дополнительной подтяжки, сальниковые втулки на болтах с тарельчатыми пружинами являются стандартным решением)

- Универсальный бугель под установку: ручного маховика, э/привода, пневмопружинного или другого актуатора

- Проходки в корпусе для диагностических детекторов.

Заключение

1. Задвижка имеет очень малое гидравлическое сопротивление, относительно невысокую цену, оптимальный закон изменения площади проходного сечения и коэффициент гидравлического сопротивления, по ходу открытия затвора.

2. Заужение проточной части (вдвое по диаметру, вчетверо - по площади) оставляет приемлемым гидравлическое сопротивление, снижает в 4 раза усилие от потока и открывает большие возможности для снижения массы, высоты и стоимости задвижки в два раза относительно клапанов.

3. Учитывая высокое качество современных уплотнений (из расширенного графита) задвижки усовершенствованные способны заменить многие сильфонные клапаны.

4. Для ускоренного создания запорных устройств необходимо разработать конструкторско-технологические решения, подтвердить расчётами и экспериментами, запустить в производство.

5. Предвидя ваши вопросы по экономической части, конкретных расчетов по стоимости устройства не проводилось, хотя анализируя стоимость различных видов запорной арматуры, использование задвижки как прототипа для изыскания и модернизации экономической эффективности очевидно.

Библиографические ссылки

1. Лапынин Ю.Г. Дубаков A.B. Запорно-регулирующая арматура анализ состояния, перспективные разработки.

2. OTT - 87 «Арматура для оборудования и трубопроводов АС». М; ГУП НИЦ ВНИИАС, 1987.

Размещено на allbest.ru