Основные типы и виды трубопроводной арматуры. Характеристика запорной арматуры

Функционирование трубопровода требует его постоянного обслуживания. Для этого используют разные виды трубопроводной арматуры - предохранительную, спускную, запорную и т.д. К примеру, чтобы частично или полностью перекрыть движение рабочей среды в системе, применяют запорную арматуру для трубопроводов. О характеристиках и типах арматуры трубопроводов будет рассказано в этой статье.

Виды арматуры для трубопроводов

Выделяют следующие виды трубной арматуры:

• регулирующая;
• запорно-регулирующая;
• невозвратно-запорная;
• запорная;
• предохранительная;
• обратная;
• невозвратно-управляемая;
• смесительно-распределительная;
• дренажная (спускная);
• отводная;
• отключающая (защитная);
• редукционная (дроссельная);
• фазоразделительная;
• контрольная.

Как нетрудно догадаться, каждая разновидность продукции предназначена для определённых целей, которым соответствует и устройство трубопроводной арматуры.

Например, запорную трубопроводную арматуру используют для перекрытия движения рабочей среды (или совокупности сред) с целью проведения профилактических работ в сети.

Предохранители служат для защиты трубопровода от превышения рабочего давления, в результате которого система может выйти из строя, путём сброса излишков перемещаемой среды.

Регулирующая арматура предназначена для поддержания нужного количества носителя с помощью изменения его расхода.

Возникновение возвратного потока, снижающего производительность системы, предотвращается обратными элементами (в частности, невозвратно-запорными и невозвратно-управляемыми).

Сброс из трубопроводной системы рабочей среды осуществляется путём использования спусковых, или дренажных, приспособлений.

Разделение фаз (при условии, что в трубах перемещается несколько фазовых состояний среды) производится при помощи фазоразделительных элементов.

Рабочее давление в системе при необходимости снижается благодаря применению редукционной арматуры.

Типы трубопроводной арматуры

Сфера использования арматуры для трубопроводов достаточно широка, она используется во всех типах промышленных трубопроводов, в том числе и в технологически опасных производствах (при перемещении ядовитых, взрывчатых, экологически опасных веществ). Поэтому характеристики трубопроводной арматуры должны полностью соответствовать государственным стандартам безопасности. Обычно производством таких изделий занимаются крупные предприятия.

Сообразуясь с планируемым применением трубной арматуры, выделяют продукцию:

1. Общетехнического применения.
2. Для особых условий.
3. Промышленную специальную.
4. Судовую и транспортную.
5. Промышленную сантехническую.

Изделия общего назначения производятся серийно и могут применяться в любой сфере производства.

Судоходство и транспортные перевозки осуществляются в разном климате и при варьирующихся габаритах транспортных средств, которым должна соответствовать судовая или транспортная арматура.

Промышленные сантехнические элементы, как можно догадаться, используются при установке и эксплуатации промышленной сантехники.

Условия производства арматуры

Материал изготовления трубопроводной арматуры определяется будущей областью её применения. Если система (или участок системы) будет работать при давлении до 1,6 МПа, используется ковкий чугун; если больше - сталь. Для трубопроводов небольшого сечения используются высококачественные медные сплавы, благодаря которым не допускается коррозия элементов и прикипание арматуры к трубам.

Следует отметить, что производство арматурных элементов - дело сложное и высокотехнологичное, поэтому должно осуществляться на специальном промышленном оборудовании.

Для производства изделий необходимы:

• печь;
• пресс специального назначения;
• станок для диагностики;
• стол, на котором осуществляется сборка;
• токарный станок;
• сверлильный станок;
• конвейер;
• воздушный компрессор для покраски изделий;
• вспомогательные инструменты и приспособления.

Запорные устройства: классификация и применением

Основные виды запорной арматуры для трубопроводов - задвижки, вентили, клапаны, краны и затворы. Для задвижек характерно движение запирающего элемента под прямым углом к продольной оси трубы, для клапанов - параллельно.

Вентили

Возможно применение вентилей на запорных изделиях диаметром до 0,3 м. Часто они применяются в конечных (тупиковых) участках системы во время ремонта. Запирающий элемент, нередко представляющий собой тело вращения или его часть, поворачивается вокруг оси, расположенной по отношению к оси трубы под произвольным углом. Могут использоваться вентили в качестве не только запорной, но и регулирующей арматуры.

Задвижки

Задвижки - это запорные элементы небольшой длины, предназначенные для работы в системах с малым гидравлическим сопротивлением.

По конструкции они бывают клиновыми (с составным, упругим, цельным клином) и параллельными (шиберными). В системах с небольшим давлением применяются задвижки последнего типа.

Основное предназначение задвижек - выполнять запорные функции; в большинстве случаев как регулирующие элементы они не используются. Во время работы задвижки могут быть выставлены в две возможные позиции: закрыто или открыто.

Лучше всего применять такие элементы в полнопроходных системах, то есть при отсутствии уменьшения сечения труб в патрубках. Например, задвижки идеальны для использования в магистральных трубопроводах, где рабочая среда перемещается непрерывно и с высокой скоростью.

Отличительная конструктивная особенность задвижки – присутствие шпинделя, который, в зависимости от конструкции, выдвигается или нет.

Как уже отмечалось, задвижки бывают двух основных типов: шиберные и клиновые.

В конструкцию шиберных элементов включён металлический клин, при движении разрезающий инородные элементы рабочей среды. Шиберными задвижками оснащаются трубопроводы для фекальных стоков, целлюлозно-бумажного производства и т.д.

В случае же необходимости проведения периодического ремонта элементов системы устанавливают клиновые задвижки, состоящие из чугунного корпуса, внутри которого установлен соединённый с клином вращающийся шпиндель. Клиновые задвижки используют при обслуживании систем транспортировки газов и жидкостей, не реагирующих с материалом изготовления трубопровода. Корпус и крышка таких изделий свариваются из вырезанных из листовой коррозионностойкой или углеродистой стали деталей.

Закрыванием и открыванием задвижек можно управлять вручную или при помощи электроприводов – гидравлических, пневматических или электрических. При регулировании положения элемента вручную следует позаботиться и об установке редуктора, позволяющего не затрачивать на процесс слишком много сил.

Клапаны

Предназначение клапанов – открываться и закрываться при определённых условиях, например, при достижении какого-либо уровня давления или смене направления движения рабочей среды.

Изделия подразделяют на одно- и двухсёдельные, причём обычно в производстве используется второй тип, одновременно осуществляющий распределительные и регулирующие функции.

Основываясь на направлении протекания рабочей среды, клапаны делят на угловые (направление меняется на 90°), проходные (направление не меняется) и прямоточные (линия движения среды выпрямляется).

Чтобы полностью перекрыть движение потока внутри труб, используют запорные клапаны. Эта арматура обеспечивает максимальную надёжность и герметичность системы.

Если возникает необходимость не допустить смены движения рабочей среды (к примеру, при выходе из строя насоса и повреждении или обрыве несущего канала), используют обратные клапаны.

С помощью регулирующих клапанов можно контролировать количество подаваемой в систему жидкости или газа, изменяя размер входного отверстия.

Запорно-регулирующие клапаны, как ясно из названия, осуществляют одновременно две функции.

Все клапаны, при условии надлежащего качества изготовления и установки, пригодны для работы в вакууме, коррозионных средах, в условиях повышенных температуры и давления. Эту трубопроводную арматуру сравнительно просто ремонтировать и обслуживать.

Краны

Более универсальный вариант трубопроводной арматуры – краны. Их можно использовать как запорные, регулирующие или распределительные устройства. Подходят краны для любых, в том числе вязких, жидкостей и газов. Ремонт этих приспособлений требует больших усилий и наличия опыта.

Краны состоят из затвора (или пробки) шарообразной, конусообразной или цилиндрической геометрии, с отверстием в центре, и корпуса. Производятся эти запорные элементы из латуни, бронзы, чугуна и стали, а в случае более агрессивных внутренних условий – из фарфора или специального пластика.

Краны принято подразделять на группы в зависимости от:

• направления движения потока и количества патрубков (проходные, трёхходовые, угловые, многоходовые);
• принципа движения затвора (с отжимом, или подъёмом, или с вращением, без подъёма, затвора);
• способа управления (ручные, с электро-, пневмо-, гидроприводами);
• геометрии затвора (игольчатые, конусные, шаровые, цилиндрические);
• способа обеспечения герметичности (сальниковые или натяжные).

Основное преимущество крана – возможность регулировать объём потока. Если задвижка работает только в двух режимах – открыто или закрыто – то устройство крана позволяет, изменяя положение отверстия затвора относительно оси движения рабочей среды, добиваться полного прекращения, усиления или ослабления потока. Поэтому кран может служить одновременно и запорным, и регулирующим устройством.

Затворы: практика использования

Затворы – главнейшая часть запорной арматуры любого типа. Именно благодаря исправности затвора возможно своевременное и полное (или, при необходимости, частичное) перекрытие движения в трубопроводе потока жидкости или газа.

Соответственно, при неисправности или некачественном изготовлении затвора последствия могут быть любыми – от незначительной, безвредной течи, устраняемой простой заменой элементов конструкции, до полноценной экологической катастрофы или взрыва носителя. Поэтому особое внимание уделяется материалу изготовления затворов и условиям их эксплуатации.

Наиболее часто встречающийся тип затворов – дисковые. Они применяются в системах отопления, водоснабжения, подачи пара, неагрессивных рабочих сред или продуктов нефтепереработки. Применяются и фланцевые затворы, отличительной особенностью которых является наличие в конструкции фланца.

Затворы можно изготавливать из чугуна, однако использование стальных изделий (из легированной, нержавеющей или углеродистой стали) предпочтительнее.

Стальные затворы обладают рядом значимых преимуществ:

• возможна работа при температуре до -60°С;
• такие затворы могут работать в среде температурой до 700°С;
• предназначены для использования в агрессивных рабочих средах;
• выдерживают большое давление (до 10 МПа).

Как поворотные механизмы затворы отличаются:

• простотой установки и ремонта;
• компактностью (их можно крепить в ограниченных пространствах);
• небольшими, по сравнению с задвижками, весом и габаритами;
• простотой замены при износе изделия при большом сроке годности;
• невысокой ценой;
• отсутствием угрозы заклинивания или прикипания во время использования.

Можно сказать, что запорная арматура, при простоте и сравнительно небольшой цене продукции, является не только полезнейшим элементом конструкции трубопровода, но и главной гарантией безопасности как работы системы, так и здоровья и жизни обслуживающего персонала. Ведь именно благодаря запорным элементам можно вовремя остановить утечку опасной жидкости или ядовитого газа и перекрыть движение среды в нужной точке, не нарушая всего цикла работы системы.

Поэтому к выбору, качеству и установке запорной арматуры следует подходить как можно ответственнее, сообразуя свои решения не только с ценой изделий или страной происхождения, но и с предварительно произведёнными расчётами. И, разумеется, нельзя забывать о своевременном обслуживании и плановой замене столь важных для любого трубопровода элементов.

Запорная арматура — это один из наиболее распространённых видов трубопроводной арматуры и предназначается для перекрытия потока рабочей среды с определённой герметичностью. По подсчётам экспертов, количество запорной арматуры составляет около 80% от общего количества применяемой трубопроводной арматуры. В результате проведённых археологических раскопок было установлено, что человек использовал запорную арматуру уже белее 5 тыс. лет назад. В древних египетских манускриптах найдена информация об организации водоснабжения и использовании при этом поворотных и дисковых клапанов. При более внимательном исследовании области применения запорной арматуры и определённой доли допущения, можно увидеть принципы её работы даже у человека и у животных: с помощью так называемой «живой запорной арматуры» перекрывается поток жидкости, удаляемой из организма.

К запорной арматуре, в зависимости от конструктивного исполнения, относятся краны, клапаны, задвижки и дисковые затворы. Иногда ошибочно термин клапан заменяют термином вентиль — это неправильно и в серьёзной технической литературе такая замена не допускается. Также необходимо отметить, что согласно ГОСТ Р 52720-2007 2007 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» не рекомендуется употреблять термины заслонка; поворотный затвор; герметический клапан; гермоклапан вместо термина дисковый затвор.

Кран

Краном называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси. Краны изготавливают из металлов и их сплавов или из пластика. Краны бывают неполнопроходными и полнопроходными. В неполнопроходных кранах диаметр внутреннего отверстия меньше диаметра трубы, к которой он присоединяется, а в полнопроходных кранах эти диаметры совпадают.

Одним из современных и самых прогрессивных типов кранов является, так называемый шаровой кран, который находит всё более широкое применение в разнообразных областях техники и в быту. Конструкция шарового крана достаточно простая и известна уже более 100 лет. Однако, первоначально она не получила такого широкого распространения, как сейчас, из-за невозможности обеспечить надёжное перекрытие потока рабочей среды. Позже появились новые материалы, которые позволили гарантировать надёжность перекрытия потока рабочей среды и существенно снизить усилия, требующиеся для управления краном. В шаровых кранах перекрытие потока рабочей среды осуществляется вращающейся пробкой сферической формы, внутри которой имеется сквозное отверстие. В зависимости от решаемой задачи, при повороте сферы на 90о происходит либо полное перекрытие потока рабочей среды, либо полное открытие этого потока. Возможны промежуточные положения сферы. В этом случае шаровой кран выступает в качестве регулятора потока рабочей среды. Шаровые краны, несомненно, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами кранов. К таким достоинствам можно отнести:

• простоту и надёжность конструкции;
• высокую герметичность;
• относительно небольшие размеры;
• простую форму проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
• удобное управление;
• малое время и незначительные усилия, необходимые для поворота.

Клапан — это тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. По существу, клапан представляет собой временное препятствие в трубе и чаще всего применяется для осуществления автоматического сброса избыточного количества рабочей среды. Тем самым предотвращаются аварии, вызванные чрезмерным давлением рабочей среды на стенки трубопровода. Конструктивно клапан состоит из корпуса, крышки, седла, затвора (заслонки) и штока. Рабочая среда поступает внутрь корпуса клапана и в зависимости от решаемой задачи полностью или частично перекрывает её поток. При этом поток рабочей среды может либо изменять своё направление движения либо сохранять его без изменения.

Задвижкой называют тип трубопроводной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Запирающий элемент задвижки — шибер, незначительно выходит за пределы потока рабочей среды. Герметичность перекрытия потока обеспечивается за счёт прижима шибера к седлу напором потока рабочей среды. Не рекомендуется использовать задвижки для частичного перекрывания потока рабочей среды, т.к. при этом возникают вибрации, которые в скором времени приведут к разрушению арматуры. Задвижки бывают параллельными, клиновыми, с выдвижным или статичным штоком.

Дисковый затвор — это тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

Чаще всего дисковые затворы применяются на трубопроводах большого диаметра и при небольших давлениях потока рабочей среды. Наиболее характерными областями применения дисковых затворов являются:

• системы водо-, тепло- и газоснабжения и распределения;
• системы вентиляции и кондиционирования;
• системы пожаротушения;
• при работе с абразивными и слабоагрессивными рабочими средами.

Именно к работе дисковых затворов в таких областях предъявляются повышенные требования к надёжности и герметичности.

Как уже отмечалось в начале статьи, до 80% трубопроводной арматуры относится к категории запорной. Область её применения необычайно широка — это сверхвысокие и сверхнизкие давления, сверхвысокие и сверхнизкие температуры, токсичный и абразивный характер рабочей среды и т.д. Благодаря совершенствованию конструкции и использованию новых материалов происходит постоянное расширение области применения запорной арматуры и решаемых при этом задач. Выбрать требуемую арматуру порой бывает крайне затруднительно. В таких случаях предпочтительно обращаться к услугам специалистов, имеющих большой объём разносторонних знаний и богатый опыт. Зачастую только такие специалисты могут решить проблему подбора требуемой арматуры, её монтаж и техническое обслуживание.

Запорной арматурой называют устройства, которые устанавливают на трубы, чтобы контролировать поток воды, газа и иной рабочей среды. Они меняют площадь сечения труб, закрывая или, наоборот, открывая проход для движения жидкости или газа.

Запорная арматура отключает, регулирует, распределяет, смешивает и сбрасывает циркулирующую по трубам среду. Например, для чистки грязевиков, установленных на коммуникации водоснабжения, нужны отсекающие задвижки, которые перекрывают воду.

Чаще всего все устройства из категории запорной арматуры делают из ковкого чугуна и нержавеющей стали. Другой материал для изготовления устройств недопустим из-за контакта с химически активными средами: газом, водой, маслами, паром, вызывающими коррозию металла.

По назначению запорные устройства делятся на:

1. Промышленные, т.е. те, что нужны в промышленности и народном хозяйстве. Устройства из этой категории используют в особых условиях: при работе с сыпучей, токсичной, радиоактивной, коррозионной и абразивной средой, при повышенных значениях давления и высоких или низких температурах.
2. Судовые – это устройства, нужные для работы судов речного или морского флота. К ним предъявляют специальные требования по минимальному весу, вибрационной стойкости, повышенной надежности, по эксплуатации в особых условиях.
3. Сантехнические устройства используют в бытовых приборах: раковинах, котлах, газовых плитах, колонках, душевых кабинках. Диаметр у подобной арматуры маленький, а управление ручное (кроме регуляторов давления и газовых клапанов).
4. Запорные устройства по спецзаказу производят под особенные технические требования. К этой категории относится, например, арматура для АЭС.

Виды

В зависимости от способа, регулирующего поток среды, запорная арматура подразделяется на приспособления различного типа:

• Краны — универсальное устройство для регулирования или распределения рабочей среды в трубах. Краны подходят для любых жидкостей (включая вязкие) и газов.
• Запорные вентили, который представляет собой вращающийся запорный элемент, который может служить не только для перекрытия, но и для регулирования потока.
• Заслонки и задвижки — простейшие конструкции, которые при движении разделяет инородную среду, перекрывая ее свободное движение, часто оснащенные движимым или недвижимым шпинделем.

Федеральное агентсво по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафеда: «Транспорт и хранение нефти и газа»

Контрольная работа

на тему: «Виды запорной арматуры, ее назначение и конструкция»

Выполнил: студент группы ГРз-07-02

Политаев М.А.

Проверил: преподаватель

Фазлетдинов Р.А.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры – перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции. Устанавливается арматура на трубопроводах высокого и низкого давления, агрегатах и сосудах. Предназначена запорная арматура для управления: водяной, газообразной, парообразной, газожидкостной массой, путем изменения площади диаметра проходного сечения отверстия. Она должна обеспечивать надежное и полное перекрытие проходного сечения. Принципиально она должна обеспечивать всего два состояния - открыта или закрыта - и может быть не предназначена для эксплуатации в промежуточном положении рабочего органа.

По функциональному назначению трубопроводная арматура подразделяется на следующие основные классы:

Запорная - предназначена для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью;

Регулирующая - предназначена для регулирования расхода путем изменения количества протекающей по трубопроводу рабочей среды. Регулирующая арматура управляется от постороннего источника энергии;

Распределительная - предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков;

Предохранительная - предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды., защитная (отсечная) 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.

Фазоразделительная - предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. Сюда относятся конденсатоотводчики, воздухоотводчики и маслоотделители.

Задвижка – одно из устройств запорной арматуры. Здесь, в отличие от кранов, запорный элемент совершает не вращательное движение, а возвратно-поступательное. Передвижение запорного элемента происходит перпендикулярно движению жидкости.

Хронологически задвижки появились одними из первых из устройств перекрытия водного потока. Это связано с их достаточной простотой и неприхотливостью в эксплуатации и ремонте. В настоящее же время в связи с бурным развитием техники и технологических процессов задвижки все чаще вытесняются при прокладке трубопроводов устройствами перекрытия воды с круговым движением исполнительного элемента. Задвижки, как и запорные краны, используются в основном в двух режимах: открыто и закрыто, т. е. когда запорный элемент находится в крайних положениях. При использовании задвижки в промежуточном положении происходит разрушение ее рабочей поверхности из-за вибрации, вызванной высокочастотным перемещением исполнительного органа вдоль и поперек протекания жидкости при ее движении по трубопроводу. Расшатываются также и элементы крепления исполнительного элемента. Как результат – выход задвижки из строя раньше установленного срока.

Задвижки разделяют на несколько видов. Клиновые, параллельные, с выдвижным и не выдвижным штоком. Применяются при давлениях от 2 до 200 атмосфер. Условный диаметр от 8 мм до 2 м.

Рисунок 1 Задвижка ЗМС-65-14 К1 ХЛ (Бакинская)

Таблица 1 Технические характеристики задвижки ЗМС-65-14 К1 ХЛ

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном макроклиматических районах для сред, содержащих СО2, Н2S, и пластовую воду. Собирается по схемам тройникового и крестового типов согласно ГОСТ 13846 – 84.

В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозначения: АФ – арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846 – 84; а – двухрядная концентричная подвеска подъёмных труб; К – подвеска подъёмной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э – для эксплуатации скважин с ЭЦН; В – способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число – диаметр условного прохода по стволу и боковым струнам в мм; второе число – рабочее давление; ХЛ – климатическое исполнение для холодного района; исполнение по коррозионной стойкости: К1 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К2 – для сред, содержащих СО2 до 6 %; К3 – то же, Н2S и СО2 до 25 %; К2И – для фонтанной арматуры, изготовленной из малолегированной и низкоуглеродистой стали, с применением ингибитора в скважине.

Арматура включает трубную головку, фонтанную ёлку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, дроссели.

Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ, их герметизации, а также для выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Колонны подъёмных труб подвешивают на резьбе и на муфтовой подвеске.

Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при однорядном лифте – на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна – на резьбе стволовой катушки, наружная – на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.

Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществляется: при однорядном лифте – на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя – на муфте в тройнике трубной головки, наружная – на муфте в крестовине.

Рисунок 2 Арматура фонтанная АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

(для УЭЦН, ППД и фонтанных скважин)

Ёлка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств, при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций.

В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Они предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании.

Таблица 2 Технические характеристики арматуры фонтанной АФК 1 Э65х21М К1 ХЛ

Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах ёлки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала.

Фонтанные арматуры классифицируют по конструктивным и прочностным характеристикам:

Рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70, 105 МПа);

Схеме исполнения (6 схем);

Числу спускаемых в скважину рядов труб;

Конструкции запорных устройств;

Размерам проходного сечения по стволу скважины (50-150 мм) и боковым отводам (50-100 мм).

Все фонтанные арматуры применяются с колонными головками ООК1 10"" ´ 9 5/8 ´ 6 5/8 – 210 или колонная головка конструкции ЦНИЛ "" ГАНГ "".

Колонные головки, как и обсадные трубы, являются неотъемлемой частью конструкции скважины как инженерного сооружения. Они предназначены для подвески очередной обсадной колонны, герметизации и контроля давления в кольцевом пространстве между соседними колоннами труб.

Рисунок 3 Обвязка колонная головка ОКК1-35 К1 ХЛ

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Условия работы колонной головки достаточно сложны: нагрузка от веса обсадных колонн может превышать в глубоких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление среды, контактирующей с ними. Нарушение надежности колонной головки неизбежно ведет к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в отдельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Рисунок 4 Затвор поворотный

Затвор – элемент трубопроводной запорной арматуры, где регулирующий (запорный) орган поворачивается вокруг оси, которая не является его собственной осью. Наиболее распространенной разновидностью этого типа трубопроводной арматуры является дисковый затвор, у которого регулирующий элемент сделан в виде диска.

По виду обеспечения герметичности перекрытия потока жидкости дисковые затворы могут быть с уплотнением металл-металл, с мягким седловым уплотнением, с тефлоновым покрытием перекрывающих частей затвора. По типу присоединения его с системе водо- (трубо) провода затворы бывают с фланцами под сварку и под резьбовое соединение.

Управление затвором, в зависимости от усилия, необходимого для приведения его движущейся части с рабочее положение, может быть при помощи просто рукоятки, через редуктор, посредством пневматического привода или электрического. Материал и конструкция затвора должны быть таковы, чтобы он мог положенный срок работать не только на открытие-закрытие проходящей через него субстанции, но и регулировать проходящий объем. Для этого рукоятка затвора чаще всего выполняется с фиксатором, который позволяет стопорить рукоятку в различных угловых положениях.

Такие эксплуатационные свойства затворов, как удобство и простота их монтажа и замены уплотняющих элементов, достаточная долговечность (до 100 тысяч открытий-закрытий), относительно низкая стоимость привели к их широкому применению в трубопроводной отрасли.

Рисунок 5 Кран запорный

Кран запорный - один из видов запорной аппаратуры. Может быть выполнен из различных материалов: сталь, латунь, какой-либо пластик и др. Но устройство у них у всех одно и то же – корпус и запорный элемент. Запорный элемент может быть выполнен в виде цилиндра (цилиндрический кран) или в виде шара (шаровой). Реже в быту можно встретить кран с коническим запорным устройством.

По производительности краны запорные могут быть полнопроходным или полупроходными. Полупроходной кран – если перекрываемое отверстие по диаметру меньше диаметра подсоединяемых на вход и выход труб. И соответственно полнопроходной - когда оно такое же.

Основная задача запорного крана – перекрывать поток жидкости, проходящей через него. Т. е. у него два рабочих положения – открыто и закрыто. Понятно, что если ручку крана повернуть не на 90 градусов, а, скажем, на 45, то поток проходящей жидкости можно уменьшить грубо говоря в 2 раза. Таким образом, плавно меняя угол поворота ручки, можно плавно менять проходящий поток. Однако этого делать не рекомендуется, т. к. в зависимости от давления и состава жидкости кран запорный может повредиться, особо это касается острых кромок конструкции крана, которые могут сточиться, результатом чего при полном перекрытии жидкость может на выходе крана продолжать сочиться.

Запорные краны применяются как в промышленности (для транспортировки воды, нефтепродуктов, газа), так и в быту, для перекрытия в случае необходимости различных частей водопровода.

Рисунок 6 Вентиль

Вентили. Это еще один класс устройств запорной арматуры. Здесь запорный элемент находится на шпинделе. Вращательное движения в ту или иную сторону шпинделя (с помощью простого маховика или каких-либо приспособлений) преобразуется в возвратно-поступательное движение запорного элемента, который регулирует поток проходящей через него жидкости. Вращение шпинделя осуществляется или вручную (если усилие невелико) или с помощью какого-либо электрического (гидравлического) двигателя.

Массовый потребитель наиболее хорошо знаком именно с этим видом запорной арматуры в быту, т. к. различные модификации вентилей можно встретить в любой квартире, на загородном участке, в различного рода общественных помещениях и т. п.

Наиболее распространенный вид вентиля – это проходной вентиль, который устанавливается на прямолинейных участках трубопровода. Основной недостаток – достаточно высокое гидросопротивление и как следствие – наличие зоны застоя жидкости в районе установки такого вентиля. Этого недостатка лишен прямоточный вентиль, используемый в тех местах трубопровода, где не допускается снижения потока жидкости на выходе вентиля.

Также к наиболее распространенным типам вентилей относятся угловые (соединяет две взаимно перпендикулярные части трубопровода) и смесительные (смешивают два потока жидкости с целью, например, поддержания заданной температуры).

Рисунок 7 Клапан комбинированный многофункциональный типа ККМ

Клапан комбинированный многофункциональный ККМ-89х21 предназначен для установки вместо обратного клапана в компоновке колонны НКТ при добыче нефти электроцентробежными насосами (ЭЦН)

Таблица 3 Технические характеристики ККМ

Клапаны выполняют в трубопроводной арматуре роль своего рода датчиков, совмещенных с исполнительным устройством.

Основным типом являются предохранительные клапаны, которые осуществляют автоматический выпуск (в атмосферу или в специальные емкости) избытка жидкости или газа (пара) из трубопровода при образовании в нем давления, превышающего допустимое техническими параметрами, тем самым предотвращая аварию трубопровода. По типу исполнительного механизма они могут быть пружинными и рычажно-грузовыми.

Применяются также регулирующие, перепускные, распределительные, смесительные, отключающие клапаны, назначение которых несложно определить из их названия.

Отключающие клапаны осуществляют прекращение подачи жидкости или газа в трубопровод, начиная с его какого-то участка, при ее недопустимом расходе (например, при разрыве трубы).

Перепускной клапан поддерживает заданное давление в определенном участке цепи трубопровода путем частичного открывания и перепуска избытка жидкости или газа в другую ветвь трубопровода.

Распределительные клапаны (трехходовые или многоходовые) распределяют потоки рабочей среды в различные участки трубопровода, чаще с пульта управления, в связи с чем они часто имеют электромагнитный привод.

Смесительные клапаны используются, если необходимо смешивать различные среды, имеющие как различную температуру, так и различный состав. К таким клапанам предъявляются требования поддержания постоянного состава или температуры (или того и другого).

Регулирующие клапаны. Их задача регулировать расход протекающей по трубопроводу среды (жидкость, газ). Управляются они чаще всего от внешнего источника энергии.

Список используемой литературы

1. Справочник инженера по добыче нефти

2. Шуров В.А. ”Техника и технология добычи нефти» М.Недра,1983г

3. Бойко В.С. “Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений” М.Недра,1990г.

4. Каталоги заводов изготовителей нефтедобывающего оборудования

Укрытия от раздавливания транспортом. Наибольшее заглубление от поверхности земли до верха перекрытия каналов в любом случае принимается не менее 0,5 м. Классификация, достоинства и недостатки, область применения фланцевых соединений трубопроводов и арматуры Фланцы применяются для присоединения на различной фланцевой арматуры. Подбираются фланцы по условным проходам и давлениям, на которые...

Газонефтяной смеси, поднимающейся к устью. Фонтанный способ эксплуатации нефтяных скважин наиболее экономичен и выгоден. Выбрав темой диплома данный способ эксплуатации и наглядно продемонстрировав макет фонтанной арматуры крестового типа, я закреплю свои знания, а также обеспечу учебный кабинет техникума наглядным пособием. Модель-макет фонтанной арматуры крестового типа предназначен в качестве...

... ; не допускать случайного падения радиаторных печей; для свертывания резьбовых соединений этажестояков иметь трубные ключи, соответствующие диаметру свертываемых труб. По окончании монтажа смонтированная система отопления подвергается испытанию, проведение которого является весьма ответственной и небезопасной операцией. Испытание необходимо проводить в присутствии производителя работ (мастера). В...

Применяется в различных промышленных областях, и ее можно разделить на два типа: на имеющую общетехническое назначение и предназначенную для применения в особых условиях.

Все виды запорной арматуры изготавливаются из ковкого чугуна или стали.

Запорная арматура, имеющая общетехническое значение, необходима в различных промышленных отраслях, строительстве. Ее эксплуатация осуществляется на водопроводах, газопроводах, паропроводах. Все виды запорной арматуры изготавливаются из ковкого чугуна или стали. Они контактируют с водой, паром, газом, маслами. К запорной относится полнооткрывающаяся арматура: пробковые краны, вентили, арматура с проходным каналом, который имеет строение трубки Вентури.

Характеристика основных видов запорной арматуры

Промышленное производство всех видов запорной арматуры включает в себя изготовление кранов, клапанов (вентилей), задвижек и заслонок. У запорных вентилей размер составляет до Dy = 300 мм, где Dy - диаметр прохода. Эксплуатация запорных вентилей производится в тупиковых участках. Их можно применять для сильфонного уплотнения шпинделя. Широко распространены шаровые краны и заслонки простой конструкции. У задвижек несложное устройство: малая длина, небольшое гидравлическое сопротивление. Они бывают двух видов: параллельные двухдисковые и клиновые. При незначительном давлении необходимо применение двухдисковых задвижек, большое давление требует использования клиновых. У них клин может быть цельным, упругим или составным.

Для чего необходимы краны? Их виды и назначение

Краны устанавливаются на трубопроводах, водопроводах, паропроводах, газопроводах. Для эксплуатируемых кранов характерны малые размеры, незначительное сопротивление. Масса крана колеблется от 0,881 кг до 8,64 кг. Диаметр d в дюймах от 1 до 3 d. Широкое применение нашли два вида кранов: пробковые и шаровые. В зависимости от способа герметизации, они подразделяются на натяжные и сальниковые.

К трубопроводу краны присоединяются с помощью муфты, фланца или привариваются к нему. Краны пробковые, газовые, муфтовые, чугунные используются на трубопроводах, подающих природный газ. Температура при работе составляет tp< 50°С. Установка осуществляется в любом положении. Изготавливаются из чугуна. Соединение крана с трубопроводом происходит за счет резьбовой муфты. Параметры для работы кранов: рабочее давление - Pp=0,1 МПа, tp< 50°С.

Другой вид кранов - сальниковые муфтовые чугунные. Устанавливаются на трубопроводах, поставляющих воду или нефть. Рабочая температура составляет tp< 100°С. Положение крана при установке - любое. Изготовлены из чугуна основные детали крана: корпус, пробка, сальник. Сальник набивается пенькой или резиной. Давление среды составляет Pp= 1,0 МПа, если tp< 100°С, где Pp - давление, а tp °С - рабочая температура среды.

Краны малых размеров, или шаровые, характеризуются небольшим сопротивлением, но одновременно обладают высоким качеством, поэтому допустима их эксплуатация там, где трубопровод имеет большой диаметр. Кран изготовлен из чугуна. Для уплотнительных колец применяется фторопласт-4. Сальники набиваются пенькой. Давление в рабочей среде должно быть Pp = 1,0 МПа, а tp< 100°С.

Фланцевые стальные краны соединены с трубопроводом фланцами. У больших кранов предусмотрен червячный редуктор. Управление краном осуществляется с помощью маховика. Кран стальной. На трубопроводах, транспортирующих газ при температуре от - 40 до + 70°С, применяют краны со смазкой фланцевые стальные или с патрубками под приварку. Эти краны ставят только в вертикальном положении. Их работа осуществляется при низких и высоких температурах от -40 до +40°С. Краны управляются дистанционно, одновременно можно производить ручное управление с помощью маховика.

Устройство, использование запорных вентилей

Чаще всего применяются некоторые виды запорных вентилей, которые устанавливаются на трубопроводах и регулируются с помощью маховика или электропривода. Имеется также дистанционное управление.

У запорных муфтовых чугунных орган уплотняется кольцом из фторопласта - 4 или кольцом из резины или кожи. Устанавливаются на трубопроводах, по которым транспортируют пар, воду, воздух. Соединение осуществляется резьбовыми муфтами. Сальник набивается пропитанным асбестом АП.

В трубопроводах, транспортирующих воду при температуре до 50°С, ставят запорные муфтовые вентили, изготовленные из чугуна. Работают в любом положении. Вода подается под золотник. Корпус вентиля изготовлен из чугуна, - кожаное; все прокладки изготовлены из паронита. Сальники набиты асбестом.

В трубопроводах, по которым транспортируют воду иди воздух, температура среды составляет + 45°С, используют запорные вентили с электромагнитным приводом. Они работают при высоких температурах, до + 50°С. При установке сам электромагнитный привод направлен вверх. Крышка и золотник стальные, а корпус - из чугуна. Вентиль работает от электромагнитного привода. Можно управлять вручную.

Назначение и устройство заслонок

Заслонки применяются на трубопроводах, диаметр которых колеблется в пределах 2200 мм. Они имеют простое устройство; ими легко управлять, они относительно дешевы и обладают небольшим весом. Управлять заслонками несложно вручную. Некоторые заслонки укрепляются с помощью гидропривода или пневмопривода. К управляемым электроприводам относятся заслонки с диаметром 300-1600 мм на Ру = 1,0 МПа.

На трубопроводах, по которым идет транспорт воды, ставят бесфланцевые заслонки на Ру = 1,0 МПа. Запорный орган уплотнен за счет резинового кольца, которое устанавливается в канавке диска. Поворотный вал соединен с корпусом, а манжета - с резиновыми кольцами, уплотняет подвижное их соединение. Весь корпус заслонки сделан из чугуна; из стали - поворотный вал.

Заслонки, управляемые с помощью электропривода, ставят на трубопроводе электроприводом вверх, а приводной вал при этом расположен вертикально. Заслонки, имеющие ручное управление, устанавливают в любом положении.

Заслонки соединяются фланцами с трубопроводом. Можно также применить для этих целей сварку. Управляются они электроприводом. Для заслонок, имеющих диаметр от 300 до 600 мм, предусмотрен редуктор, обеспечивающий ручное управление. Уплотнителем служит резиновое кольцо на диске. Поворотный вал соединен с корпусом подвижно, уплотнен втулкой, имеющей запорные кольца. Заслонка изготовлена из стали марки 40Х. Работает при рабочем давлении до Рр = 1,0 МПа.

Электроприводы к бесфланцевым стальным заслонкам на Ру =1,0 МПа имеют диаметр Ру от 1200 до 200 мм, мощность от 3 до 5,2 кВт. Время, в течение которого открывается или закрывается заслонка, составляет от 1,5 до 1,8 минут.

Задвижки - запорные устройства на технологических линиях

Заслонки - это устройства небольшой длины; они применяются на магистралях и технологических линиях. предусматривает наличие невыдвижного или выдвижного шпинделя. Для закрытия или открытия прохода шпиндель делает много оборотов: такие задвижки имеют электропривод. У клиновых задвижек шпиндель невыдвижной, фланцевый, чугунный, давление Ру = 0,25 МПа. У них дистанционное управление. Диаметр - от 800 до 2000 мм, вес - от 1772 до 14015 кг. Электропривод имеет диаметр Dy от 800 до 2000 мм, время открытия или закрытия - от 2,3 до 5,8 мин. Установка осуществляется вертикально, электропривод направлен вверх. Можно поставить задвижку так, чтобы шпиндель находился в горизонтальном положении. Для этого червячную пару и роликоподшипник покрывают очень густой смазкой. Электропривод должен находиться на опоре.

Присоединение к трубопроводу происходит за счет фланцев. Основные детали сделаны из чугуна. Из паронита состоит прокладка; сальниковая набивка - из пропитанного асбеста. Конструкция клина - жесткая или упругая.

Для трубопроводов, по которым идет топливный газ и температура подачи для которых достигает до 100°С, применяют клиновые задвижки двухдисковые; шпиндель у них невыдвижной, изготовлены они из чугуна, Ру =0,6 МПа. Управляются вручную. Установка может производиться в любом положении. Прокладкой служит паронит. Запорный орган уплотняется кольцами из чугуна, расположенными на дисках и корпусе.

На транспортирующих коксовый газ трубопроводах ставят двухдисковые клиновые задвижки. Они имеют выдвижной шпиндель, изготовлены из чугуна. Помещаются в рабочую среду, имеющую давление Рр = 1,8 МПа для задвижки с диаметром 1300 мм и температуру 200°С. Задвижки с большим диаметром, 1500 мм, эксплуатируют при температуре 85°С и Рр = 0,05 МПа. Управляется она электроприводом, чья мощность равна 3 кВт. Задвижка имеет чугунные детали: корпус, крышку, диски, стойку, - и стальной шпиндель. Сальниковая набивка применяется из асбеста.

На трубопровод, по которым перекачивают нефть и масло, ставят сварные стальные клиновые задвижки. Они имеют выдвижной шпиндель. Снабжены патрубками. Устанавливаются в среде, имеющей температуру до 250°С. Ставят задвижки в любом положении. Вся задвижка сделана из углеродистой стали. Для шпинделя применяется сталь 20х13.

Специальная запорная арматура для агрессивных сред

Запорная арматура, эксплуатируемая в особых средах, подразделяется на следующие типы: на краны, вентили, задвижки. Выбор установки того или иного вида зависит от многих показателей самой среды. Учитывается герметичность, эксплуатационный срок, надежность арматуры. Распространены запорные устройства: диафрагмовые вентили, шаровые краны, шланговые клапаны.

Вентили - наиболее часто эксплуатируемая . У вентилей золотник и седло надежно сопряжены; за счет этого нет трения. Сальниковые узлы заменены на сильфонные. Вентили создают большое гидравлическое трение, и в этом их недостатки.

В жидкой среде ставят вентили муфтовые латунные запорные, рабочее давление Рр =1,6 МПа. Установка производится в любом положении. Присоединение вентиля к трубопроводу происходит с помощью резьбовой муфты. Весь корпус латунный. Сальник набит асбестом.

В парообразных средах при Рр =1 МПа и температуре до 50°С вентили имеют уплотнительное кольцо из латуни. Такое же кольцо на золотнике изготовлено из резины, можно применить и кожаное кольцо. Сальник набит асбестом.

Запорные вентили, гуммированные на Ру =0,6 МПа, имеют защитное покрытие, которое состоит из резины. Диафрагмовые вентили работают в среде с давлением от 0,6 до 1,6 МПа. В качестве материала для мембраны и защитного покрытия используется полиэтилен, резина или фторопласт.

Сильфонные запорные вентили из коррозионностойкой стали устанавливаются для работы при температуре до 350°С. Работают на вакууме до 0,5 Па. Соединение трубопровода - фланцами. Также возможно соединение патрубками или цапками. Между корпусом и крышкой находится паронитовая прокладка. Есть и соединение без прокладок. Управляется вентиль вручную. У запорных фланцевых фарфоровых вентилей весь корпус сделан из фарфора. Глазурь относится к антикоррозийным покрытиям.

Задвижки в агрессивных средах не нашли широкого применения. Не используются задвижки с выдвижным шпинделем. Нельзя применять сильфон. У задвижек с выдвижным шпинделем он делает большой ход в сальнике, который быстро изнашивается. Они так же требуют большой затраты коррозионностойкой стали для покрытия, что само по себе очень затратно.

Выбор современной запорной арматуры отвечает всем требованиям, предъявляемым к условиям производства.