Запорные устройства

К запорным устройствам относятся трубопроводная арматура (краны, задвижки, вентили), гидравлические задвижки и затворы, а также быстродействующие (отсечные) устройства с пневматическим или магнитным приводом.

Запорные устройства должны обеспечивать: герметичность отключения; минимальные потери давления в открытом положении; удобство обслуживания и ремонта. Принципиальные схемы работы различных запорных устройств приведены на рис. 4.8.

Запирающий орган (затвор) крана (рис. 4.8, а) представляет собой пробку, вращающуюся в корпусе вокруг своей оси. В шаровых кранах пробка имеет шарообразную форму, а в остальных -форму усеченного конуса. Имеющееся в пробке сквозное отверстие в шаровых кранах круглое, а в остальных — щелевидное. Для полного открытия пробку необходимо повернуть на 90°.

Проход в задвижке (рис. 4.8, б) перекрывается затвором, имеющим форму плоского диска или клина и передвигающимся в плоскости, перпендикулярной направлению движения газа. Для полного открытия затвор выдвигают на расстояние, равное условному диаметру прохода Dу.

Вентильный затвор (рис. 4.8, в) перемещается вдоль оси седла, и для полного открытия его достаточно поднять на (l/4)Dy.

В гидрозатворе и гидравлической задвижке (рис. 4.8, г, д) затвором служит вода, высота столба которой Н = h₂ – h₁ должна превышать максимальное давление (300 мм вод. ст.) в газопроводе.

Привод к затворам запорных устройств может быть ручным, механическим, пневматическим и гидравлическим, электрическим и электромагнитным.

На газопроводах наиболее часто используют краны и задвижки, значительно реже — вентили с ручным приводом, гидрозатворы и гидравлические задвижки.

Автоматизация процесса сжигания газа обусловила применение вентилей и клапанов с электромагнитным приводом.

Арматура и соединительные части трубопроводов характеризуются условным и рабочим давлениями.

Под условным давлением pv понимается наибольшее избыточное рабочее давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры при температуре среды 20 °С.

Под рабочим рр понимается наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры при рабочей температуре проводимой среды.

Под пробным рпр понимается избыточное давление, при котором арматура должна подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и плотность водой при температуре не выше 100 "С.

Запорные устройства, устанавливаемые на газопроводах, должны соответствовать газовой среде.

В зависимости от условий эксплуатации (давления газа р и температуры t) на газопроводах применяют запорные устройства, изготовленные:

из серого чугуна (р < 0,6 МПа; t > -30 °С);

бронзы или латуни (р < 0,6 МПа; t > -30 °С);

углеродистой стали (р < 1,6 МПа; t > -40 °С);

легированной стали (р < 1,6 МПа; t > -70 °С).

Краны. Применяемые на газопроводах краны различают по способу присоединения — муфтовые, цапковые, фланцевые и с концами под приварку; форме затвора — конические, цилиндрические и шаровые; способу уплотнения — натяжные и сальниковые; проходу в пробке — полнопроходные и суженные; применению смазки — со смазкой и без нее; приводу — с управлением ручным, гидравлическим, пневматическим и электрическим.

Краны более компактны, чем задвижки и вентили, их ушгот-нительные поверхности меньше подвержены внутренней коррозии и эрозии. Конструкция кранов позволяет повышать их герметичность смазкой уплотнительных поверхностей. К недостаткам кранов относят трудность их притирки, возможность заедания пробки в корпусе и легкую повреждаемость твердыми частицами запирающих поверхностей. Эти недостатки особенно проявляются у кранов больших размеров, поэтому при Dy > 80 мм применяют только краны с уплотняющей принудительной смазкой и шаровые.

Площадь проходного сечения пробки в газовых кранах должна составлять не менее 0,7 площади условного прохода.

Задвижки. По устройству затвора различают задвижки параллельные и клиновые, по устройству подъема затвора — задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем, по приводу — задвижки с ручным, электрическим, пневматическим и гидравлическим управлением.

Вентили. Для вентилей характерны обеспечение хорошей герметичности и небольшой ход тарелки клапана, необходимый для полного открытия затвора.

Вентили устанавливают на газопроводе так, чтобы поток газа был направлен под тарелку клапана. Наиболее широко вентили применяются в установках по регазификации сжиженных углеводородных газов. Применение вентилей ограничивается гидравлическим сопротивлением.

Структура маркировки трубопроводной арматуры имеет вид: хх-УУ ХХХооо, где хх — цифры, обозначающие тип арматуры; УУ — буквы, обозначающие материал, из которого изготовлен корпус арматуры; XXX — цифры после букв, обозначающие конструктивные особенности изделия и вид привода; ооо — буквы, обозначающие материал уплотнительных поверхностей. Расшифровка обозначений маркировки трубопроводной арматуры приведена в табл. 4.1.

Отечественными производителями освоено производство всей номенклатуры запорно-регулирующей арматуры для газовой промышленности.

Гидравлические затворы. Применяются на подземных газопроводах низкого давления и на ответвлениях (рис. 4.9). Высота запирающего столба воды в гидрозатворе должна превышать максимальное рабочее давление в газопроводе не менее чем на 200 мм. Так как рабочее давление в сетях низкого давления не превышает 5 кПа, высоту штуцеров в гидрозатворах принимают из расчета, что рабочая разность уровней воды составляет 700 мм. Чтобы прекратить подачу газа, т. е. закрыть затвор, открывают пробку 7 в корпус / и заливают воду. Высоту уровня воды в гидрозатворе измеряют мерной линейкой, опускаемой на шнурке в трубку. Открывают гидрозатвор, откачивая из него воду насосом. Верхний уровень воды в гидрозатворе должен быть ниже уровня промерзания грунта. Если гидрозатвор установлен в нижней точке газопровода, он может быть использован одновременно и как кон-денсатосборник.

Гидрозатвор имеет простое устройство и обеспечивает герметичное отключение газа. Основные его недостатки — неудобство и длительность процессов включения и отключения газа.

Для измерения разности электрических потенциалов газопровод— земля к трубке 2 гидрозатвора приваривают контактную полосу 4, а в утрамбованный грунт до установки подушки 6 ковера забивают электрод заземления 5.

Иногда применяют гидрозатворы с дополнительным кожухом 3, имеющим штуцер с пробкой. Этот кожух позволяет использовать гидрозатвор и как устройство для продувки газопровода.