Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

"Конструкции запорно-регулирующей арматуры магистральных газонефтепроводов"

Цель: изучение запорной арматуры (задвижки, вентили, краны, дисковые поворотные затворы, приводы запорной трубопроводной арматуры), предохранительной и защитной арматуры (обратные клапаны, предохранительные клапаны)

Отчетность: отчет по лабораторной работе, включающий: титульный лист, оформленный в соответствии с требованиями (Приложение 1), цель работы, основную часть, содержащую

- принципиальные схемы задвижки, крана, вентиля запорного, клапана предохранительного и клапана обратного, их технические характеристики и область применения ;

- индивидуальное задание;

- выводы.

Порядок работы:

1.1. Преподаватель демонстрирует студентам натуральные образцы кранов, задвижек, вентелей, обратного клапана, кратко поясняет их конструкции, а также плакаты. На макете магистрального нефтепровода рассматривается расположение элементов трубопроводной арматуры.

1.2. Теоретическая часть

1.2.1. Задвижки

Задвижка - это запорное устройство, в котором проход перекрывается по- ступательным движением затвора перпендикулярно движению потока транс- портируемой среды. Задвижки широко применяют для перекрытия потоков га- зообразных и жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000 мм при рабочих давлениях 0,4...20 МПа и температуре среды до 450 С. На рисунках 1.1- 1.8 представлены различные виды задвижек.

На отечественных магистральных нефтепроводах обычно применяют стальные клиновые задвижки с электро - или гидропневмоприводом. В газовой промышленности их применяют на

Рис. 1.1. Задвижка клиновая с ручным управлением с проходом

D_N 50 - 600 мм и давлением P_N

1,6 - 10 Мпа газопроводах и трубопроводах компрессорных и газораспределительных станций.

В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют сле- дующие преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе; отсутствие поворотов потока рабочей среды; возможность применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простота обслуживания; относительно небольшая строительная длина; возмож- ность подачи среды в любом направлении.

Наиболее целесообразны и экономически оправданы проектирование и изготовление задвижек с диаметрами условных проходов более 300...400 мм, так как при этом их габаритные размеры и стоимость меньше аналогичных по- казателей кранов и вентилей.



Рис. 1.2. Задвижка клиновая с гладким сквозным отверстием из ковкого чугуна с проходом D_y 25 - 600 мм

Рис. 1.3. Задвижка стальная литая клиновая с выдвижным шпинделем с ручным управлением:

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель; 4 - прокладка;

5 - крышка; 6 - гайка; 7 - шпилька; 8 - набивка

сальника; 9 - втулка; 10 - фланец; 11 - гайка; 12 -шпилька; 13 - втулка резьбовая; 14 - маховик; 15 - контргайка; 16 - шпонка

Недостатки, общие для всех конструкций задвижек, следующие: невоз- можность применения для сред с кристаллизирующимися включениями, не- большой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентиля- ми), невысокая скорость срабатывания затвора, возможность получения гид- равлического удара в конце хода, большая высота, трудности ремонта изно- шенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации.

На рисунках 1.2 - 1.8 представлены разнообразные конструкции задви- жек. Их пытаются классифицировать по различным признакам, но наиболее це- лесообразной является классификация задвижек по конструкции затвора. По этому признаку многочисленные конструкции задвижек могут быть объедине- ны по основным типам: клиновые и параллельные задвижки. По этому же признаку клиновые задвижки могут быть с цельным, упругим или составным клином. Параллельные задвижки можно подразделить на о дно дисковые и двухдисковые. В зависимости от конструкции системы винт - гайка и ее расположения (в среде или вне ее) задвижки могут быть с выдвижным и с невыдвижным шпинделем.



Рис. 1.4. Задвижка клиновая (ЗКЛ2) P_N 1,6 МПа:

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель;

4 - прокладка; 5 - крышка; 6 - гайка; 7 - шпилька; 8 - набивка сальника; 9 - втулка; 10 - фланец; 11 - гайка;

12 -шпилька; 13 - втулка резьбовая;

14 - маховик; 15 - контргайка;

16 - шпонка

Рис. 1.5. Задвижка клиновая (ЗКЛ2) P_N

4,0 МПа: задвижка клиновая запорная арматура

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель;

4 - прокладка; 5 - крышка; 6 - гайка;

7 - шпилька; 8 - набивка; 9 - втулка;

10 - фланец; 11 - гайка; 12 - шпилька;

13 - втулка; 14 - маховик; 15 - контргайка;

16 - шпонка; 17 - втулка; 18 - подшипник;

19 - крышка



Рис. 1.6. Задвижка клиновая (ЗКЛ2)

P_N 6,3 16 МПа:

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель;

4 - прокладка; 5 - крышка; 6 - гайка;

7 - шпилька; 8 - набивка сальника;

9 - втулка сальника; 10 - фланец сальника; 11 - гайка; 12 - шпилька; 13 - втулка шпинделя; 14 - маховик; 15 - контргайка; 16 -шпонка

Рис. 1.7. Задвижка клиновая (ЗКЛХ)

P_N 4,0 МПа:

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель;

4 - прокладка; 5 - крышка; 6 - гайка; 7 -

шпилька; 8 - набивка сальника;

9 - втулка сальника; 10 - фланец сальника;

11 - гайка; 12 - шпилька; 13 - вкладыш; 14 - вставка; 15 - втулка кулачковая; 16 - гайка; 17 - шпилька; 18 - винт;

19 - масленка; 20 - подшипник; 21 - электропривод

Примеры марок задвижек: 30с905нж; ЗОсЗИнж; ЗКЛПЭ-75.

На магистральных нефтепроводах обычно используется стальные клино- вые задвижки с электроприводами на Р_у = 6,4...8,0 МПа и D_y = 700... 1200 мм.

В таблице 1.1 приведены основные габаритные размеры задвижек клиновых с выдвижным шпинделем и патрубками под приварку к трубопроводу.

Задвижки типа 30с905нж устанавливаются на трубопроводах для пере- качки нефти и нефтепродуктов с рабочей температурой от -40 до +40°С. Они устанавливаются на горизонтальном участке трубопровода электроприводом вверх. Электропривод во взрывозащищенном исполнении срабатывает при пе- репаде давления на запорном органе не более 5 МПа. Запорный орган имеет упругий клин. Уплотнительные поверхности корпуса и клина наплавлены спла- вом повышенной стойкости. Кроме этих задвижек на магистральных трубопро- водах применяются задвижки ЗКЛПЭ - 75 с D_y = 300...1000 мм и Р_у = 8,0 МПа,

Рис. 1.8. Задвижка клиновая электроприводная (ЗКЛП) P_N 1,6; 4,0; 6,3; 16 МПа:

1 - корпус; 2 - клин; 3 - шпиндель; 4 - прокладка; 5 - крышка;

6 - гайка; 7 - шпилька; 8 - набивка сальника; 9 - втулка сальника;

10 - фланец сальника; 11 - гайка; 12 - шпилька; 13 - вкладыш;

14 - вставка; 15 - втулка кулачковая; 6 - гайка; 17 - шпилька;

18 - винт; 19 - масленка; 20 - подшипник; 21 - электропривод

Предназначенные для сернистых нефтей и светлых нефтепродуктов с рабочей температурой от -40 до +90 С, и стальные клиновые задвижки 30с511нж и 30с911нж с D_y = 300 и 500 мм и Р_у = 8,0 МПа, предназначенные для перекачки нефтей и нефтепродуктов с рабочей температурой до 425°С.

Таблица 1.1 Основные габаритные размеры (мм) задвижек 30с905нж клиновых с выдвижным шпинделем и патрубками под приварку к трубопроводу

Dy	L	?	Н	Hi	h	До	Масса, кг
700	1300	762	4370	3600	600	500	6000
800	1300	860	4550	3750	600	500	7000
1000	1900	1070	5920	4810	730	500	11000
1200	1900	1270	6420	5220	880	500	15000

1.2.2 Вентили

Вентили (клапаны) - это запорные устройства с поступательным движе- нием затвора в направлении, параллельном потоку транспортируемой среды. Затвор перемещается с помощью системы "винт - ходовая гайка". К надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются высокие требования. Вентили применяют для перекрывания потоков газообразных и жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов менее 400 мм при рабочих давлениях до 250 МПа и температурой сред от -200 до +450 °С. На рисунке 1.9 показан общий вид вентиля.

Рис. 1.9. ALV - 4 D_y6 - 1000 мм:

1 - шпиндель; 2 - полукольцо;

3 - основной клапан (тарелка);

4 - корпус; 5 - седло; 6 - разгрузочная тарелка; 7 - коническая часть шпинделя; 8 - втулка рабочей среды; герметичность перекрытия прохода; использование в качестве регулирующего органа; установка на трубопроводе в любом положении (как в вертикальном так и горизонтальном);исключение возможности гидравлического удара.

Рис. 1.10. Запорный проходной вентиль высокого давления:

1 - корпус; 2 - золотник; 3 - шток;

4 - крышка; 5 - сальник; 6 - стойка;

7 -маховик; 8 - ходовая гайка;

9 - шпиндель; 10 - сцепка

на потоках сильно загрязненных сред, а также на средах с высокой вязкостью; большая строительная длина (по сравнению с задвижками и дисковыми затворами); подача среды только в одном направлении, определяемом конструкцией вентиля.

По сравнению с другими видами запорной арматуры вентили имеют сле- дующие преимущества: возможность работы при высоких перепадах давлений на золотнике и при больших величинах рабочих давлений; простота конструкции, обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации; меньший ход золотника (по сравнению с задвижками), необходимый для полного перекрытия прохода (обычно 0,25 D_y); относительно небольшие габаритные размеры и масса; применение при высоких и сверхнизких температурах

К недостаткам, общим для всех конструкций вентилей, относятся: высокоегидравлическое сопротивление (по сравнению с задвижками, дисковыми затворами и кранами); невозможность применения



Рис. 1.116 Прямоточный вентиль

По конструкции корпуса вентили подразделяются на проходные, прямо- точные, угловые и смесительные. На рисунках 1.10-1.13 соответственно пока- заны конструкции этих вентилей. По назначению вентили бывают запорными, запорно-регулирующимии специальными. Конструкция запорного вентиля представлена на рисунке 1.14. Регулирующие вентили подразделяют по конструкции дроссельных устройств на вентилиспрофилированными золотниками и игольчатые вентили. Запорные вентили подразделяют на вентили тарельчатые и диафрагмовые. Уплотненияшпинделябывают сальниковые и сильфонные.

Проходные вентили имеют корпус с соосными или параллельными патрубками и широко применяются на практике. В этих вентилях поток рабочей жидкости делает, по крайней мере, два поворота (что и приводит к большому гидравлическому сопротивлении). Нижняя часть корпуса усилена ребром жест- кости, что повышает надёжности корпуса. Это наиболее распространенная форма вентилей.



Рис.1.12. Вентиль угловой ВУ 50x14

Рис. 1.13. Смесительный вентиль

Прямоточные вентили имеют корпус с соосными патрубками и практически прямолинейное движение потока жидкости, а ось шпинделя расположена под углом к оси прохода. Эти вентили имеют малое гидравлическое сопротивление, компактны, не имеют в корпусе застойных зон, но имеют большую строительную длину и большую массу.

Угловые вентили имеют корпус с перпендикулярнорасположенными патрубками. Один из патрубков может быть соосен или параллелен оси шпинделя. Эти вентили монтируются на повороте трубопровода. Они имеют большое гидравлическое сопротивление, большие габариты (высоту) и массу. Рассчитаны на работу при давлениях до 6,4 МПа и обычных температурах окружающей среды.

Смесительные вентили предназначены для смешивания двух потоков А и Б в одном корпусе. По габаритным размерам, массе и стоимости смесительные вентили не отличаются от проходных, но их гидравлическое сопротивление в 1,5 ... 2 раза ниже. Эти вентили можно использовать и в качестве разделитель- ных. Корпус вентиля имеет "трехходовую" конструкцию. Смесительных венти- лей выпускается пока ограниченное количество.

Рис. 1.14. Вентиль запорный стальной P_N

16 МПа D_N 15, 20, 25 мм

Запорно-регулирующие вентили-устройства, обеспечивающиеуправление подачей жидкости путем изменения гидравлического сопротивления дроссельной пары с надёжным фиксированием промежуточных положений. Кроме регулирования потока эти вентили и перекрывают его. Конструкция запорно- регулирующих вентилей аналогична конструкции проходных или угловых запорных вентилей. В них запорное устройство изготовляется в виде профилированного золотника, чаще всего типа конической пробки и которые хорошо обработаны и притерты друг к другу. Золотник и седло изготовляют из специальных сплавов. Вентили с золотником в виде конуса называются игольчатыми. В этой конструкции отсутствуют специальные седла, а герметизация обеспечивается притиркой поверхности пробки к уплотнительной поверхности корпуса. Недостатки: заедание затвора, притирка исключает взаимозаменяемость.

1.2.3 Краны

Кран - это запорное устройство, состоящее из корпуса и пробки, в кото- ром пробка имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска жидкости или газа. На рисунке 1.15 представлена схема крана шарового запорного. Пробка вращается вокруг своей оси. На рисунке 1.16 показано уплотнение пробки крана.

Рис. 1.15. Кран шаровой запорный компактный из нержавеющей стали:

1 - корпус; 2 - фланец запорной; 3 - пробка шаровая; 4 - седло; 5 - гайка нажимная; 6 - шпиндель; 7, 8 - кольцо; 9, 10, 11 - кольцо

Взависимостиот геометрической формы пробки и корпуса краны классифицируются по трем группам:

- конические;

- цилиндрические;

- шаровые.

Схемы кранов показаны на рисунке 2.17. На рисунке 2.18 показана обработка наружной поверхности пробки шарового крана.

Рис. 1.16. Схема уплотнения пробки крана:

1 - корпус; 2 - пробка; 3 - уплотнение затвора; 4 - уплотнительное кольцо

Рис. 1.17. Схемы кранов:

а) - конический; б) - цилиндрический; в) - шаровой;

1 - корпус; 2 - пробка; 3 - разделительная шайба;

4 - сальниковая набивка; 5 - сальниковая втулка; 6 - хвостовик

Рис.1.18. Обработка наружной поверхности пробки шарового крана

Рис. 1.19. Кран шаровой трехходовой

ФБ 39:

1 - корпус; 2 - пробка; 3 - шпиндель;

4 - уплотнение затвора; 5 - шпилька;

Краны классифицируют также и по другим конструктивным признакам, например: по способу создания удельного давления на уплотнительных по- верхностях, по форме окна прохода пробки, по числу проходов, по наличию или отсутствию сужения прохода, по типу управления и привода, по материалу уплотнительных поверхностей и т.д.

Общий вид и конструкция шарового крана показан на рисунке 1.19, 1.20.

Рис. 1.20. Кран шаровой:

1 - корпус; 2 - пробка; 3 - шпиндель;

4, 7, 11 - кольца уплотнительные; 5 - шпилька; 6 - уплотнение затвора; 8 - винт; 9 - седло; 10 - подшипник;

Рис. 1.21. Кран шаровой

Преимущества кранов:

-низкое гидравлическое сопротивление;

- прямоточность;

- простота конструкции;

- небольшие габаритные размеры и масса;

- высокая прочность и жесткость;

- надежная герметизация;

- независимость от направления движения среды;

- возможность регулирования давления и подачи.

Недостатки кранов:

У каждого вида крана имеются свои недостатки и преимущества, но, обобщая недостатки кранов, можно отметить:

- максимальная рабочая температура 125°С;

- необходимость точности изготовления трущихся деталей;

- высокая величина требуемого крутящего момента на шпинделе при открытии, закрытии.

Конические краны. Конусность пробки составляет 1:6 или 1:7; выбирает- ся конусность из условия обеспечения герметичности - чем меньше угол ко- нусности, тем меньше осевое усилие вдоль пробки. При малой конусности воз- никает опасность заклинивания пробки в корпусе и появляется возможность за- дира уплотнительных поверхностей. Для обеспечения герметичности в кране необходимо создать осевое давление. В зависимости от способа создания этого

давления краны с конической пробкой подразделяются на натяжные, сальнико- вые, краны со смазкой и с прижимом.

Краны с цилиндрическим затвором проще конических в изготовлении, а их уплотнительные поверхности не нуждаются в притирке. Эти краны изготав- ливаются с металлическим и эластичным уплотнением. Уплотнение металл по металлу обеспечивается качественным изготовлением поверхностей, неболь- шим натягом или минимальным зазором. Удельные давления на уплотнительных поверхностях малы. При перекачках горячих жидкостей краны с цилиндрическим затвором применять не рекомендуется, так как возможно заклинивание пробки в корпусе при неодинаковом расширении корпуса крана и пробки. Достаточно широко применяют цилиндрические краны со смазкой, система подачи которой такая же, как и у конических кранов. Цилиндрические краны с эластичным уплотнением имеют металлическую пробку и седло из пластмассы, резины или специальных составов с асбестовым, графитовым или другим наполнителем. При износе седло легко заменяется на новое.

Шаровые краны имеют преимущества конических кранов: простота кон- струкции, прямоточность и низкое гидравлическое сопротивление. На рисунке

1.22 показан кран шаровой стальной фланцевый для газа МА 39010.02.

Их отличие состоит в том, что: 1) пробка и корпус, благодаря их сфериче- ской форме, имеют меньшие габаритные размеры и массу, большую прочность и жесткость; 2) даже при неточном изготовлении контакт уплотнительных по- верхностей полностью перекрывает проход и обеспечивает надёжную гермети- зацию; 3) в шаровых кранах с уплотнительными кольцами из пластмассы при- тирка вообще не производится (пробка покрывается антикоррозионным защит- ным слоем). Для снижения сил трения при повороте шарового крана часто при- меняют смазку (в основном при высоких давлениях на нефте- и газопроводах) или пластмассы с низким коэффициентом трения (фторопласт, полиамид и др.). Шаровые краны изготовляются разнообразными по конструкции, но их все можно подразделить на два основных типа: краны с плавающей пробкой и кра- ны с плавающими кольцами. Наиболее распространены краны с плавающей пробкой из-за их простоты и надежности в работе, В этих кранах пробка может свободно перемещаться относительно шпинделя. Это "плавание" пробки обес- печивает надежную герметичность затвора. В шаровых кранах с плавающими кольцами пробка воспринимает нагрузку от разности давлений перекачиваемой жидкости, а уплотнительные плавающие кольца прижимаются к пробке давле- нием среды или пружинами, т.е. они могут перемещаться в своих гнездах. Не- достатком шаровых кранов с плавающими кольцами является сложность конст- рукции., а также высокие требования к точности изготовления.

Шаровые краны бывают полнопроходными или с суженным проходом. Краны с суженным проходом более легкие и меньше стоят, чем полнопроход- ные того же D_y, но они имеют большее гидравлическое сопротивление. Ввиду малого числа кранов на линейной части магистрального трубопровода их общее гидравлическое сопротивление мало, поэтому примерно 90 % шаровых кранов за рубежом применяется с суженным проходом (на одну или две ступени). В основном применяются шаровые краны с плавающей пробкой и шаром на опорах (подшипники). Для трубопроводов диаметром до 500 мм применяются в основном краны с плавающей пробкой, а при больших диаметрах труб - краны с пробкой на опорах. Линейные краны совершают около 2 ... 3 циклов в год (за- крытие - открытие). Наиболее удобен в эксплуатации кран со съёмной крыш- кой. Его ремонт выполняется без вырезки крана из трубопровода.



Рисунок 1.22. Кран шаровой стальной фланцевый газовый МА 39010.02 D_N 200 мм

Герметичность запорного органа шаровых кранов обеспечивается путем применения жидкого герметика, подаваемого в зазоры между седлом и поверхностью шара после каждого закрывания крана или применением уплотнительных колец из эластичного материала. В настоящее время в шаровых кранах, устанавливаемых на газопроводах, чаще всего применяются резина, фторопласт - 4, капролон и др. В кранах с пробкой на опорах важное значение имеют металлофторопластовые подшипники скольжения, применяемые всеми изготовителями шаровых кранов.

Дляуправленияшаровымикранами применяютсягидро-ипневмоприводыс масляным демпфером. Краны на магистральномгазопроводе дополнительно комплектуются автоматомаварийного закрывания в случае падения давления ниже установленного. На рисунках 1.23 и 1.24 представлены монтаж и общий вид кранового узла на магистральном газопроводе.

Шаровыекраны, применяемые на магистральных газопроводах и компрессорных станциях, выпускаются с условным диаметром D_y = 50...1420 мм на рабочее давление Р_р = 6,4; 7,5; 6,0 и 12,5 МПа.

Рис. 1.23. Монтаж кранового узла на магистральном газопроводе

Для обеспечения длительного срока службы (до 20 лет) в шаровых кранах необходимо соблюдать следующие условия:

1) шероховатостьповерхностивала,контактирующейс антифрикционным слоем втулки, должна быть не более 0,63 мкм;

2) допустимая удельная нагрузка менее 100 МПа;

3) путь трения не более 1500 м;

4) скорость скольжения не более 0,01 м/с;

5) максимальная рабочая температура менее 125 С;

6) коэффициент трения не должен превышать 0,15.



Для правильного выбора крана, обеспечения его работоспособности, на- дежности и долговечности необходимо знать условия, в которых будет работать данная конструкция, и требования, которые предъявляются к данному за- порному устройству.

Рис. 1.24. Общий вид кранового узла

Рис. 1.25. Монтаж шарового крана на магистральном газопроводе

Краны, устанавливаемые на магистральныхгазопроводах, предназначены, в основном, для перекрытия участков трубопроводов при аварии или ремонтных работах. На рисунке 1.25 показан монтаж шарового крана,устанавливаемогона магистральный газопровод.

Магистральные газопроводы, как правило, состоят из труб большого диа- метра (700 мм и более) и оборудованы преимущественно шаровыми кранами, которые принято считать более прогрессивным видом запорной арматуры. Для снижения усилия открывания при больших рабочих давлениях по обе стороны пробки краны снабжают обводными линиями (байпас), что позволяет выравнивать давление с каждой стороны пробки. Краны имеют дистанционное управ- ление с пневмоприводом. Рабочая среда пневмопривода - транспортируемый газ,

осушенный и очищенный от твердых примесей. Давление газа в приводе равно давлению в газопроводе. Краны также снабжены ручным приводом для местного перекрытия при необходимости.

1. 2.4 Дисковые поворотные затворы

Дисковые поворотные затворы - один из наиболее прогрессивных видов арматуры. Их стали широко применять в последнее десятилетие. На рисунке 1.26 показан дисковый поворотный затвор.

Рис. 1.26. Дисковый поворотный затвор VP 3448 TECOFI, Франция

Рис. 1.27. Затворы поворотные дисковые в разъемном корпусе серии АА, АИ, АП, АР

Запорный элемент арматуры - диск диаметром, приблизительно равным внутреннему диаметру трубопровода. Затвор открывается и закрывается вра- щением диска вокруг оси, перпендикулярной оси трубопровода. Благодаря про- стой геометрической форме корпуса и запорного элемента дисковые поворот- ные затворы просты по конструкции и невелики по габаритным размерам. В центральной части корпуса дискового затвора расположены подшипники вала, на котором вращается диск.

Дисковые поворотные затворы позволяют соединить в одной конструкции две основныефункции трубопроводной арматуры - регулирование и полное перекрывание (запирание) потока, что обуславливает экономичность их ис- пользования.Отличие дисковых затворов от подобных им по конструкции дроссельных заслонок состоит втом,чтозатворы обеспечиваютгерметичность

в закрытом положении. На рисунке 1.27 представлен затвор поворотный диско- вый в разъемном корпусе.

Основные преимущества дисковых затворов по сравнению с другими ви- дами запорной арматуры - простота конструкции, малые габаритные размеры и масса - дают тем больший эффект, чем больше условный проход арматуры.

Рис. 1.28. Дисковый затвор с уплотнением на диске:

1 - корпус; 2 - диск; 3 - вал; 4 - электропривод;

5 - сальник; 6 и 11 -подшипники скольжения вала и оси; 7 - штифты крепления диска; 8 - кольцо крепления уплотнения; 9 - уплотнительное кольцо (резиновый жгут); 10 - ось; 12-крышка

Дисковые затворы можно классифицировать по следующим признакам.

По конструкции и расположению уплотнений различают затворы с ме- таллическим уплотнением, сэластичными уплотнениями на диске и в корпусе. Последние в свою очередьмогутбытьс эластичным уплотнительнымкольцом, эластичнымседломи эластичнойрубашкойна корпусе.Нарисунке1.28 показан дисковый затвор с уплотнением на диске.

По расположению вала и диска затворы могут быть с соосным располо- жением вала и диска, с наклонным диском и наклонным валом.

Потипу присоединенияк трубопроводузатворы разделяют на фланцевые и бесфланцевые.

Привод дисковых затворов бывает ручной, с механическим редуктором, пневматический, гидравлический и электрический.

1.2.5 Приводы запорной трубопроводной арматуры

Существует несколько видов приводов запорной трубопроводной арма-

- ручной;

- электроприводы;

- пневмогидроприводы;

- пневмоприводы;

- гидроприводы;

- с механическим редуктором.

а) Электроприводы

Электроприводы для управления запорной арматурой нашли наибольшее распространение по сравнению с другими приводами благодаря таким преиму- ществам, как простота и надежность конструкции, а также вследствие широкой оснащенности электроэнергией промышленности. На рисунке 1.29 показан ин- теллектуальный электропривод ЭПЦ-1000.

Электроприводы классифицируют по следующим признакам.

1. По требованиям взрывобезопасности - в нормальном и

Рис. 1.29. Интеллектуальный электропривод

ЭПЦ-1000 для многофункционального управления запорно-регулирующей арматурой трубопроводов D_y 100 - 400 мм

взрывобезопасном исполнениях.

2. По типу редуктора - с червячным, зубчатым и планетарным редукторами.

3. По способу отключения в конечных положениях: механическое с муфтой ограничения крутящего момента; электрическоесреле ограничения максимальной силы тока;комбинированное механическое и электрическое.

В свою очередь муфта ограничения крутящего момента может быть одностороннего и двухстороннего действия. Кроме того, по способу срабатывания муфтымогутбыть:

фрикционного действия; с подвижным червяком; с радиальным кулачком; с торцовым кулачком.

4. По способу соединения со шпинделем запорной арматуры: втулкой с квадратом и втулкой с кулачками.

Электроприводы применяются в основном на нефтепроводах (редко на газопроводах). Изготавливаются электроприводы 2-х групп:

1. Приводы с муфтой крутящего момента одностороннего действия (т.е. работают только на закрытие арматуры).

2. Приводы с муфтой двустороннего действия. Эти приводы универсаль- ны, могут управлять любой арматурой, выпускаются во взрывозащищенном исполнении, работают как на закрытие арматуры, так и на его открытие. В на- стоящее время выпускаются электроприводы 2-й группы.

На рисунке 1.30 показана упрощенная схема электропривода.

Принцип действия:

Оператор диспетчерской, эксплуатирующий участок трубопровода, нажа- тием кнопки управляет путевым выключателем, который приводит в действие электродвигатель, вращение от которого передаются через редуктор на выход- ной вал привода. Последний вращает ходовую гайку или шпиндель арматуры.

Марки электроприводов: ВЗГ (ВЗТЧ-В); ВЧА (ВЧаТ1-В).

Марки путевых выключателей: Б053-033, ВП-701 (ВП701У2, ВП701/192). Марки электродвигателей серии В: В63А4 (0,25 кВт)...

В 10084(3 кВт)... В132М4(11кВт)...

Рис. 1.30. Упрощенная схема электропривода

В настоящее время выпускают электроприводы типа Г нового поколения, повышенной надежности с двусторонней муфтой ограничения крутящего мо- мента общего назначения, взрывозащищенного исполнения и для АЭС предна- значаются для дистанционного и местного управления запорной арматурой, ус- танавливаемой в закрытых помещениях и на открытых площадках.

Электропривод является представителем новой серии электроприводов, предназначенных для использования на запорной арматуре, применяемой на нефте- и газопроводах, а также на объектах тепловых и атомных электростан- ций, в химической промышленности.

Электроприводы позволяют осуществлять:

• открытие и закрытие прохода арматуры с пульта управления и остановку запорного устройства арматуры в любом промежуточном положении;

• автоматическое переключение скорости движения для повышения крутящего момента в момент уплотнения, а также в других случаях, связанных с повышением момента сопротивления по ходу движения запорного органа задвижки;

• автоматическое отключение электродвигателя муфтой предельного момента при достижении запорным устройством арматуры крайних положений («Открыто», «Закрыто») и при аварийном заедании подвижных частей в процессе хода на открытие или закрытие;

• электрическую блокировку электроприводов с работой других механизмов и агрегатов;

• регулировку величины предельного крутящего момента.

Не требуется переключение электропривода из положения ручного управления на электрическое.

Система управления электропривода позволяет:

• управлять группой приводов с использованием персонального компьютера (обычного и индустриального исполнения);

• обнаружить аварийную ситуацию;

• накапливать информацию об объеме наработки циклов срабатывания арматуры;

• отображать информацию о текущем состоянии арматуры и самого привода на дисплее.

Встроенная система контроля и диагностики обеспечивает защиту двига- теля при обрыве фазы, перегреве двигателя, превышении допустимого момента нагрузки.

б) Пневмо- и пневмогидроприводы

Применяются на газопроводах с диаметром от 300 до 1420 мм. Электро- приводы на газопроводах используются редко, так как транспортируемый газ является доступным и дешевым источником энергии и используется для управ- ления арматурой с помощью пневмогидропривода поршневого типа, схема ко- торого представлена на рисунке 1.31.

Управление пневмогидроприводами осуществляется электропневмо- клапанами: О - открытие ; 3 - закрытие; Н - набивка.

Работа пневмогидропривода осуществляется следующим образом:

При подаче сигнала на открытие срабатывает клапан: "О"- для подачи га- за в пневмоцилиндр привода на открытие крана и клапан "Н"- для подачи газа в цилиндр мультипликатора для подачи смазки в корпус крана на уплотнительные кольца с целью отжатия пробки крана и облегчения ее поворота. При закрытии срабатывает клапан "3" - для подачи газа в пневмоцилиндр привода на закрытие крана и клапан "Н" - для подачи газа в цилиндр мультипликатора для смазки в корпус крана. Мультипликаторы также служат для надежной герметизации крана в положении «закрыто». Давление в системе смазки больше, чем давление газа.

Рис. 1.31. Схема пневмогидропривода:

1 - корпус крана; 2 - мультипликатор; 3 - концевой выключатель; 4 -

пневмогидропривод; 5 - электропневмоклапаны; 6 - вентиль запорный; 7 -шпиндель крана; 8

- коническая пробка крана; 9 - коллектор импульсного газа

Марки пневмогидроприводов: БУЭП-1,(2); ЭПУУ-2,(3),(4); УПП-1,(2); ААЗК-15/ШО', Камерон (Франция); Шейфер (США); Борзинг (Германия); Ки- тамура Велвз (Япония).

В качестве двигателя в пневматическом приводе со струйным двигателем (ПСДС) применяется реактивная турбина типа «сегнерово колесо» специальной конструкции с малым моментом инерции («струйный двигатель»). Преимуще- ства ПСДС по сравнению с традиционными пневмогидравлическими и пневма- тическими поршневыми приводами:

- не требуют второго рабочего тела - масла;

- не содержат подвижных трущихся уплотнений;

- могут работать на реальном газе;

- гарантируют необратимость движения - невозможность поворота вы- ходного вала под действием внешней нагрузки со стороны арматуры;

- обладают плавным ходом без рывков во всем диапазоне нагрузок и давлений рабочего газа;

- позволяют создать повышенный импульсный движущий момент, обеспечивающий страгивание запорного или регулирующего органа арматуры при его «прилипании» вследствие долгой неподвижности;

- обеспечивают быстрый реверс выходного вала привода;

- приводы могут быть выполнены как для шаровых кранов (неполноповоротные), так и для задвижек и вентилей (многооборотные);

- приводы могут работать в широком диапазоне мощностей и давлений рабочего газа: от 0,6 МПа (промышленная пневмосеть) до 12,5 МПа и более.

На рисунке 1.32 показан ПСДС - 3 для запорной арматуры газопроводов

D_y 250 - 500 мм, Р_у 8,0 - 10,0 МПа.

1.2.6 Размещение запорной арматуры на трубопроводах

Размещениезапорной арматуры на трубопроводах осуществляется согласно СНиП

2.05.06 - 85.

На трубопроводах надлежит предусматриватьустановку запорной арматуры на расстоянии, определяемом расчетом, но не более 30 км.

Кроме того, установку запорной арматуры необходимо предусматривать:

- на обоих берегах водных преград при их пересечении трубопроводом в две нитки и более

Рис. 1.32. ПСДС - 3 для запорной арматуры газопроводов D_y 250 - 500 мм, Р_у 8,0 - 10,0 МПа

согласно требованиям п. 6.15. и на однониточных переходах категории В;

- в начале каждого ответвления от трубопровода на расстоянии не менее

15м;

- на ответвлениях к газораспределительным станциям (ГРС) при протяженности ответвлений свыше 1000 м на расстоянии 300-500 м от ГРС;

- на входе и выходе газопроводов из компрессорных станций (КС), стан- ций подземного хранения газа (СПХГ) и головных сооружений на расстоянии не менее: газопровода диаметром 1400 мм - 1000 м, диаметром менее 1400 мм до 1000 мм включительно- 750 м и диаметром менее 1000 мм - 500 м (охранные краны);

- по обеим сторонам автомобильных мостов (при прокладке по ним газо- провода) на расстоянии не менее 250 м;

- на одном или обоих концах участков нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, проходящих на отметке выше городов и других населенных пунктов.

1.2.7 Предохранительная и защитная арматура а) Обратные клапаны

Обратные клапаны относятся к защитной арматуре и служат для предотвращения обратного потока среды на линейной части трубопроводов и тем самым предупреждения аварии, например, при внезапной остановке насоса. На рисунке 1.33 показан общий вид обратного клапана. Он является автоматическим самодействующим предохранительным устройством. Затвор - основной узел обратного клапана. Он пропускает среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном. Клапаны не являются запорной арматурой.

Рис. 1.33. Обратный клапан AL 56 Д_у 32 -

200 мм

Рис. 1.34. Клапаны обратные подъемные фланцевые V 287 DN 15 -300 мм

По принципу действия, в основном, обратные клапаны разделяются на подъемные и поворотные, показанные соответственно на рис. 1.34 - 1.36. Поворотные обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, а подъемные более просты и надежны.

Обратные клапаны снабжаются гидротормозами или демпферами для из- бежания больших ударных нагрузок при быстром закрытии клапана (т.е. во из- бежание гидроудара).



Рис. 1.35. Поворотный обратный клапан D_y 50 - 600 мм

Демпфера бывают:

- гидравлические (масляные поршневые);

- пневматические.

Рабочий вал демпфера соединен жестко с валом затвора. Демпферы име- ют тормозные цилиндры, расположенные вне корпуса обратного клапана. По- воротный рабочий вал демпфера с помощью рычага соединен шарнирно со штоком поршня, перемещающегося в цилиндре. При повороте захлопки пор- шень движется в тормозном цилиндре, вытесняя масло из одной полости в другую.

Рис. 1.36 Стальной обратный поворотный клапан с D_y =700 мм:

1 - корпус; 2 - опора; 3 - пробка; 4 - тарелка; 5 - патрубок; 6 - рычаг; 7 - крышка

б) Предохранительные клапаны

Для защиты сосудов аппаратов, емкостей, трубопроводов и другого тех- нологического оборудования от разрушения при чрезмерном превышении дав ления чаще всего применяют предохранительные клапаны. При повышении в системе давления вышедопустимого предохранительныйклапан автоматически открывается и сбрасывает необходимый избыток рабочей среды, тем самым предотвращаявозможность аварии. После окончания сброса давление снижается до величины,

Рис. 1.37. Грузовой предохранительный клапан

меньшейначаласрабатывания клапана,предохранительный

клапан автоматически закрывается и остается закрытым до тех пор, пока в сис- теме вновь не увеличится давление выше допустимого. На рисунке 1.37 показан грузовой предохранительный клапан. Предохранительные клапаны предназна- чены для жидкой и газообразной, химической или нефтяной рабочей среды. Нормы герметичности в затворе должны удовлетворять ГОСТ 9789-75.

Основные элементы предохранительного клапана и принцип действия. В настоящее время на практике используются весьма разнообразные конструкции предохранительных клапанов как отечественного, так и зарубежного изготовления. Основные элементы у всех этих конструкций являются общими. Предохранительный клапан состоит из корпуса, сопла, золотника, пружины или груза и крышки,

Рис. 1.38. Клапан Prescomano, являющийся комбинацией предохранительного клапана Prescor и манометра Flexcon

Рис. 1.39. Предохранительный клапан Prescor S 1700-2

В рабочем состоянии при отсутствии давления на золотник клапана действует только сила сжатой пружины или груза, прижимая золотник к соплу и создавая удельные давления на уплотнительных поверхностях сопла и золотника.

Таблица 1.2 - Варианты заданий к лабораторной работе № 1

Вид арматуры, параметры	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Кран шаровой
Диаметр номинальный DN, мм	100	150	200	300	400	500	700	1000	1200	1400
Среда	газ	нефть, газ	пар, вода	нефть, газ	газ	газ	газ	газ	газ	газ
Давление номинальное PN, МПа	20,0	8,0	16,0	10,0	16,0	12,5	10,0	8,0	8,0	10,0
Климатическое исполнение	ХЛ	У	ХЛ	У	ХЛ	У	ХЛ	У	ХЛ	У
2. Задвижка	600	500	44/300	350	350/300	300	250	200	150	100
Диаметр номинальный DN, мм
Среда	вода	нефть	аммиак	нефть	пар	нефте- продукты	вода	нефтепродукты
Давление номинальное PN, МПа	2,5	8,0	2,5	8,0	1,6	4.0	1,6	4,0	4,0	10,0
3. Вентиль запорный	150	150	200	200	200	150	150	200	200	200
Диаметр номинальный DN, мм
Среда	ЛВЖ, сж. газ	горюч. газ	ЛВЖ и горюч. жидк.	нефте- продукты	среды всех групп	ЛВЖ, сж. газ	горюч. газ	ЛВЖ и горюч. жидк.	нефте- продукты	среды всех групп
Давление номинальное PN, МПа	4,0	4,0	4,0	4,0	2,5	4,0	4,0	4,0	4,0	2,5
4. Клапан предохранительный	150	200	150	150	200	150	200	150	150	200
Диаметр номинальный DN, мм
Среда	ЛВЖ, сж. газ	ЛВЖ, сж. газ	ЛВЖ и горюч. жидк.	нефтепродукты	ЛВЖ, сж. газ	ЛВЖ, сж. газ	ЛВЖ и горюч. жидк.	нефтепродукты
Давление номинальное PN, МПа	1,6	1,6	4,0	1,6	1,6	1,6	1,6	4,0	1,6	1,6

При образовании в защищаемой среде давления на золотник клапана начинает действовать противоположно направленная сила, зависящая от площади, на которую действует давление, и его величины. При рабочем давлении в сосуде или трубопроводе эта сила несколько ниже силы пружины или груза. При давлении выше установленного увеличится подъемная сила, которая преодолеет усилие пружины и поднимет золотник, открывая тем самым выход избыточной среде. До этого момента все клапаны работают одинаково. Дальнейшая работа клапана зависит от его типа, конструкции и назначения.

На рисунках 1.38-1.39 показаны различные схемы клапанов.

1.3. Выполнение индивидуального задания

ЗАДАНИЕ. Для условий своего варианта (табл. 1.1) из каталога “Нефтегазопромысловое оборудование” (ред. Крец В.Г., Лукьянов В.Г., 1999г.), а также приложений 2, 3 выберите элементы арматуры:

- задвижки;

- кран;

- вентиль запорный;

- клапан предохранительный;

- клапан обратный.

1.4. Отчет по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями к отчетности



Приложение 1

Размещено на Allbest.ru

...