Газова арматура та обладнання - студопедія
Газової арматурою називають різні пристосування і пристрої, які монтуються на газопроводах, апаратах і приладах, за допомогою яких здійснюються включення, відключення, зміна кількості, тиску або напрямки газового потоку, а також видалення газу,
Вимоги до вибору газової арматури. При виборі газопостачання необхідно враховувати наступні властивості металів і сплавів:
- природний газ не впливає на чорні метали, тому газова арматура може бути виготовлена зі сталі і чавуну;
- через більш низьких механічних властивостей чавунної арматури вона може застосовуватися при тиску не більше 1,6 МПа;
- при виборі чавунної арматури необхідно створити такі умови, щоб її фланці не працювали на вигин;
- при існуючих допустимих нормах вмісту сірководню в газі (2 г на кожні 100 м 3) останній практично не впливає на мідних сплавів, тому арматура для внутрішньобудинкового газового обладнання може бути з мідних сплавів.
Класифікація газової арматури. Поназначенію існуючі види газової арматури поділяються:
- на запірну - для періодичних герметичних відключень окремих ділянок газопроводу, апаратури і приладів;
- запобіжну - для попередження можливості підвищення тиску газу понад встановлені межі;
- арматуру зворотної дії - для запобігання руху газу в зворотному напрямку;
- аварійну і відсічну - для автоматичного припинення руху газу до аварійної ділянки при порушенні заданого режиму.
Вся арматура, що застосовується в газовому господарстві, стандартизована. За прийнятим умовному позначенню шифр кожного виробу арматури складається з чотирьох частин.
На першому місці стоїть номер, що позначає вид арматури (табл. 5.17). На другому - умовне позначення матеріалу, з якого виготовлений корпус арматури (табл. 5.18). На третьому - вказується порядковий номер виробу. На четвертому місці - умовне позначення матеріалу кілець ущільнювачів: Б - бронза або латунь; нж - нержавіюча сталь; р - гума; е - ебоніт; бт - бабіт; бк - в корпусі і на затворі немає спеціальних ущільнюючих кілець.
Наприклад, позначення крана типу 11Б10бк можна розшифрувати так: 11 -відарматури (кран), Б -матеріал корпусу (латунь), 10 порядковий номер виробу, бк - тип ущільнення (без кілець).
Більшість видів арматури складається з запірного або дросельного пристрою. Ці пристрої являють собою закритий кришкою корпус, всередині якого переміщається затвор. Переміщення затвора всередині корпусу щодо його сідел змінює площа проходу газу, що супроводжується зміною гідравлічного опору.
Запірна арматура. Кзапорной арматури відносяться різні пристрої, призначені для герметичного відключення окремих ділянок газопроводу. Вони повинні забезпечувати герметичність відключення, швидкість відкриття і закриття, зручність в обслуговуванні і малий гідравлічний опір. [8]
Умовні позначення видів арматури
Латунь і бронза Вініпласт Сталь легована Алюміній
При проектуванні сталевих і поліетиленових газопроводів важливе значення має правильний вибір відповідної арматури. В якості запірної арматури на газопроводах застосовуються засувки, крани, вентилі, гідравлічні затвори.
Зовнішні надземні та внутрішні газопроводи природного газу та парової фази ЗВГ тиском до 0,005 МПа рекомендується оснащувати кранами конусними натяжними. На зовнішніх і внутрішніх газопроводах природного газу тиском до 1,2 МПа, парової та рідкої фази ЗВГ тиском до 0,6 МПа рекомендується застосовувати крани конусні сальникові, крани кульові, засувки і вентилі.
На підземних газопроводах низького тиску, крім прокладаються в районах з сейсмічністю понад 7 балів, на підроблюваних і карстових територіях як запірні пристрої допускається застосовувати гідрозатвори.
За температуру експлуатації запірної арматури приймається температура, до якої може охолодитися газопровід при температурі зовнішнього повітря найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 за СНіП 23-01-99 *
Запірна арматура з чавуну може застосовуватися при температурі експлуатації не нижче мінус 35 ° С, з вуглецевої сталі - не нижче мінус 40 ° С, а з легованих сталей і сплавів на основі міді без обмеження по температурі.
Найбільш поширеним видом запірної арматури є засувки (рис. 5.10), в яких потік газу або повне його припинення регулюють зміною положення затвора уздовж ущільнюючих поверхонь. Це досягається обертанням шпинделя. Шпиндель може бути висувним або невисувними. Невисувними шпиндель при обертанні маховика поміщається навколо своєї осі разом з маховиком. Залежно від того, в який бік обертається маховик, нарізна втулка затвора переміщається по різьбі на нижній частині шпинделя вниз або вгору і відповідно опускає або піднімає затвор засувки, Засувки з висувним шпинделем забезпечують переміщення шпинделя і пов'язаного з ним затвора шляхом обертання різьбової втулки, закріпленої в центрі маховика. [8]
Для газопроводів з тиском до 0,6 МПа використовують засувки з сірого чавуну, а для газопроводів з тиском понад 0,6 МПа - зі сталі.
Затвори засувок можуть бути паралельними і клиновими. У паралельних поверхні ущільнювачів розташовані паралельно, між ними знаходиться розпірний клин: при закритті засувки клин впирається в дно засувки і розсовує диски, які своїми поверхнями ущільнювачів створюють необхідну щільність. У клинових затворах бічні поверхні затвора розташовані не паралельно, а похило. Причому ці засувки можуть бути із суцільним затвором і затвором, що складається з двох дисків. На підземних газопроводах доцільно встановлювати паралельні засувки.
Однак засувки не завжди забезпечують герметичність відключення, так як часто поверхні ущільнювачів і дно засувки забруднюються. Крім того, при експлуатації засувок з не повністю відкритим затвором диски стираються і приходять в непридатність.
На підземних газопроводах засувки монтують в спеціальних колодязях зі збірного залізобетону або червоної цегли.
Перекриття колодязя повинно бути знімним для зручності його розбирання при виконанні ремонтних робіт.
Мал. 5.10. засувки:
а - паралельна з висувним шпинделем: 1 - корпус, 2 - запірні диски,
шпиндель, 5 - сальникова набивка, 6 - маховик,
7 - ущільнюючі поверхні корпусу; б - клинова з невисувними шпинделем:
1 - клин, 2 - кришка, 3 - втулка, 4 - гайка, 5 - маховик,
6 -сальнік, 7 буртик, 8 - шпиндель
У місцях перетину газопроводами стінок колодязя встановлюють футляри, які для щільності закладають бітумом. Колодязі повинні бути водонепроникними.
Зручніше обслуговувати крани (рис. 5.11) з примусовим мастилом. Герметизація в крані досягається за рахунок введення між ущільнювальними поверхнями спеціальної мастила під тиском. Заправлена в пустотіла канал верхній частині пробки мастило загвинчуванням болта 1 нагнітається по каналах 4 в зазор між корпусом і пробкою. Пробка трохи піднімає вгору, збільшуючи зазор і забезпечуючи легкість повороту. Кульковий клапан 2 і латунна прокладка 3 запобігають видавлювання мастила і проникнення газу назовні.
Крім кранів з мастилом застосовують прості поворотні крани, які поділяються на натяжні, сальникові і самоуплотняющіеся. Ці крани встановлюють на надземних і всередині об'єктових газопроводах і допоміжних лініях (імпульсні і продувні газопроводи, головки конденсатозбірників, вводи).
У натяжних кранах взаємне притиснення поверхонь ущільнювачів пробки і корпусу досягається загвинчування натяжна гайки на різьбовий кінець пробки, забезпечений шайбою.
Гідравлічні затвори (рис. 5.12.) Є простим і щільним запірним пристроєм для підземних газопроводів низького тиску.
Мал. 5. 11. Чавунний кран зі змазкою під тиском:
I - болт, 2 - кульковий клапан, 3 - про / солодка, 4 - канали,
5 - підстава пробки
Переваги гідрозатвори: відсутність необхідності в спорудженні колодязя, надійність і щільність відключення, можливість використання в якості збірників конденсату.
Як видно з рис. 5.12, через верхню частину горщика проходить трубка діаметром 25 мм; нижня частина трубки скошена для збільшення її площі і запобігання засмічення. У гідравлічних затворах висота стовпа води повинна бути на 200 мм більше, ніж максимальний робочий тиск газу
Для відключення подачі газу пробку на стояку відкручують і заливають в затвор воду або іншу рідину, рівень якої залежить від тиску газу. Рівень води в гідравлічному затворі заміряють металевим прутиком, опущеним через трубку. Для відновлення подачі газу рідина з гідрозатвори видаляють ручним насосом або приводним насосом.
У гідрозатвори вдосконаленої конструкції встановлена додаткова продувальна трубка діаметром 40 мм, до якої приварений відведення діаметром 20 мм. Трубка для відкачування води проходить через продувний стояк. Трубку виводять під килим і закривають дюймової пробкою. Підключення плечей гідрозатвори на різних рівнях забезпечує одночасне відключення газопроводу і продування газу. У цьому випадку досить залити водою тільки нижню частину горщика і вивернути пробку для продувки газу.
Мал. 5.12. Гідравлічні затвори:
1 - корпус, 2 - трубка, 3 - подушка під килим залізобетонна, 4 - муфта,
5 - пробка, 6 - прокладка, 7 - продувний патрубок, 8 - кожух,
9 - внутрішня трубка, 10 - газопровід, 1] - електрод заземлення
На газопроводах часто застосовують кульові крани, які мають всі переваги кранів з конічними пробками. Їх конструкція виключає можливість заїдання кулі-пробки в гнізді корпусу. Ущільнювальний контакт зберігається по колу навколо проходу у випадках неминучою технологічної різниці кутів корпусу і пробки за рахунок різниці тисків. Пробка і корпус крана завдяки сферичній формі мають менші габаритні розміри і масу, а також велику міцність і твердість. Кульові крани менш чутливі до неточностей виготовлення і забезпечують кращу герметичність. Виготовлення їх менш трудомістким.
Конструкція кульового крана з ручним приводом типу КЩ приведена на рис. 5.13Такой кран розміщується в корпусі 1 і має поворотний затвор 2, ущільнити двома сідлами 3. Поворот затвора здійснюється за допомогою шпинделя 4. Шпиндель ущільнюється гумовими кільцями 7 і 8. Поворот шпинделя 4 з затвором 2 здійснюється рукояткою 6. Корпус 1 по обидва боки закривається фланцями 5 і 11, що ущільнюються гумовими кільцями 9. З'єднання фланців з корпусом забезпечується болтами Ю. Ущільнення. крана забезпечуються кільцями ущільнювачів, виготовленими з фторопласту-4, поліетилену, капрону і ін.
Зусилля на ущільнюючих кільцях створюється дією тиску середовища на пробку крана. Найбільшого поширення має кульовий кран з плаваючою пробкою. Тиск в ньому може створюватися внаслідок різниці тисків до і після затвора, а також за допомогою затягування кришки натяжними болтами.
Випускають також крани з плаваючими кільцями. У них тиск на ущільнювальні кільця частково сприймається підшипниками.
Конденсатозбірники. Досвід експлуатації підземних газопроводів показує, що в них часто виявляються вода і конденсат.
Мал. 5.13. Кульовий кран з ручним приводом для трубопроводів невеликих діаметрів
У складі конденсату переважає вода, яка виділяється з вологих газів при зниженні їх температури. Крім води з газу конденсуються важкі вуглеводні. Іноді в газопроводах виявляється вода, що залишилася в них при виробництві будівельних робіт. Для збору і видалення конденсату і води в низьких точках газопроводів споруджуються конденсатозбірники (рис. 5.14).
Залежно від вологості газу вони можуть бути більшої місткості - для вологого газу і меншою - для сухого газу. Залежно від величини тиску газу вони поділяються на конденсатозбірники низького, середнього і високого тиску.
Конденсатосборник низького тиску являє собою ємність, забезпечену дюймової трубкою. Як і у гідрозатвори, ця трубка виведена під килим і закінчується муфтою і пробкою. Через трубку видаляють конденсат, продувають газопровід і заміряють тиск газу.
Експлуатація конденсатозбірників низького тиску і гідравлічних затворів в умовах низьких температур представляє певні труднощі.
Конденсатозбірники середнього і високого тиску по конструкції дещо відрізняються від конденсатозбірників низького тиску.
Мал. 5.14. конденсатозбірники:
а - високого тиску, б - низького тиску; 1 - кожух, 2 - внутрішня трубка, 3 - контакт, 4 - контргайка, 5 - кран, 6 - килим, 7 - пробка, 8 - подушка під килим залізобетонна, 9 - електрод заземлення, 10 - корпус конденсатосборника, 11 - газопровід, 12 - прокладка, 13 - муфта, 14 - стояк
У них є додаткова захисна трубка, а також кран на внутрішньому стояку. Отвір у верхній частині стояка служить для вирівнювання тиску газу в стояку і футлярі. Якби отвори не було, то конденсат під тиском газу постійно заповнював б стояк, що при знижених температурах викликає замерзання конденсату і розрив стояків.
Під дією тиску газу відбувається автоматична відкачка конденсату.
При закритому крані газ надає протидія на конденсат, який під дією своєї маси опускається вниз. При відкриванні крана протидію припиняється і конденсат виходить на поверхню. Чим більше тиск газу, тим швидше і краще буде опорожняться конденсатосборник.
Компенсатори. Газопровід довжиною в 1 км при нагріванні на 1 ° С подовжується в середньому на 12 мм. Під дією температурних напружень виникають зусилля, які можуть привести до стиснення або розтягування газопроводів. Якщо газопровід не має можливості вільно змінювати свою довжину, то в стінках газопроводу виникнуть додаткові напруги. В процесі експлуатації наземних газопроводів величина зміни температури може досягати декількох десятків градусів, що викликає напруження в кілька десятків МПа. Тому для запобігання руйнування газопроводів від температурних зусиль необхідно забезпечити його вільне переміщення. Пристроями, що забезпечують вільне переміщення труб, є компенсатори - лінзові, ліро і П-подібні. На підземних газопроводах найбільшого поширення набули лінзові компенсатори (рис. 5.15).
Компенсатор має хвилясту поверхню, яка змінює свою довжину в залежності від температури газопроводу і оберігає його від деформацій.
Ріс.5.15. Лінзовий компенсатор:
1 - патрубок, 2 - фланець, 3 - сорочка, 4-5 - ребро, 6 - лапа,
7 - гайка, 8 - тяга
Лінзові компенсатори виготовляють зварюванням з штампованих полулінз. Для зменшення гідравлічних опорів і запобігання засмічення всередині компенсатора встановлюють направляючий патрубок, приварений до внутрішньої поверхні компенсатора з боку входу газу. Нижня частина лінз через отвори в направляющем патрубку заливається бітумом для попередження скупчення і замерзання в них води. При монтажі компенсатора в зимовий час його необхідно трохи розтягнути, в літній - стиснути стяжними тягами. Після монтажу тяги треба зняти.
Компенсатори при установці їх поруч із засувками або іншими видами запірних і регулюючих пристроїв забезпечують можливість вільного демонтажу фланцевої арматури і заміни прокладок.
Компенсатори при наявності чавунної арматури необхідно встановлювати в колодязях і на газопроводах, прокладених по мостам та естакадах.
Ліро і П-подібні компенсатори встановлюють в малогабаритних колодязях і зовнішніх газопроводах.
Великою перевагою володіють гумовотканинні компенсатори (рис. 5.16).
Мал. 5.16. гумотканинний компенсатор
Вони здатні сприймати деформації не тільки в поздовжньому, а й в поперечному напрямках. Це дозволяє використовувати їх для газопроводів, що прокладаються на територіях гірських виробок, і в районах з явищами сейсмічності.