Запорная арматура - применение и рекомендации по выбору

Пищевая арматура из нержавеющей стали предназначена для управления рабочей средой. С ее помощью частично либо полностью открывают и закрывают поперечное сечение трубы, изменяют направление, разделяют или смешивают потоки.

По функциональности арматура делится на несколько основных видов: запорная, обратная, предохранительная, распределительная, смесительная, регулирующая, фазоразделительная, отключающая. Есть и комбинированные виды. Самой распространенной является запорная. К ней относится около 80% всех используемых устройств.

В процессе проектирования трубопровода важно правильно выбрать арматуру как по виду, так и по типу, то есть, по основным конструктивным особенностям, в частности, по направлению движения запирающего органа относительно потока рабочей среды. Если узел не будет соответствовать условиям работы, то он быстро выйдет из строя. Если нужное изделие, например, клапан обратный, не будет поставлено в необходимом месте, то в цехе вообще может произойти авария. С другой стороны, точное определение того, какой должна быть арматура, станет предпосылкой ее долгого и надежного функционирования.

Общие рекомендации по выбору арматуры

Для того, чтобы правильно выбрать трубопроводную арматуру, надо знать следующие параметры:

• Назначение и условия работы.

• Способ управления – ручной, электрический либо другой.

• Гидравлические характеристики: класс герметичности, удельный расход и прочие.

• Монтажные условия: допустимая масса и размеры, вид соединения с трубопроводом, условный диаметр прохода.

• Дополнительные требования, если имеются.

По этим данным выбирается вид и тип арматуры, а также материал, из которого она должна быть сделана. В пищевой промышленности самой популярной является нержавеющая сталь, поскольку она лучше других отвечает технологическим и санитарно-гигиеническим требованиям. Конкретное изделие выбирается по каталогам, с учетом номенклатурных данных.

Рекомендации по выбору запорной арматуры

Вся пищевая запорная арматура делится на четыре типа.

Задвижка (рис. 1). Затвор выполнен в форме диска, шибера (параллельный) либо клина (клиновидный). Он перемещается вдоль уплотняющих колец, которые расположены в седле корпуса.

Клиновый затвор (КЗ) делается разной конструкции, от чего зависит его применение. Цельный КЗ обеспечивает полную герметизацию, может функционировать под высоким давлением. Но рабочая среда должна быть неагрессивной, без механических примесей. Упругий КЗ, кроме аналогичного давления, выдерживает еще и высокие температуры жидкости. Напор для составного КЗ должен быть не выше среднего.

Затвор дисковый нержавеющий не дает такой абсолютной герметизации, как клиновый. Зато давление может быть больше. Для такого рабочего органа допускается, чтобы жидкость была с небольшим количеством примесей. Подобные затворы могут быть одно- или двухдисковыми. Последние перекрывают сечение трубы более плотно.

Эластичное уплотнение дисковых затворов обеспечивает практически полное запирание потока. Но давление обязано быть не слишком высоким, а температура рабочей среды – чем ниже, тем лучше. Если жидкость агрессивная, то на внутреннюю поверхность наносят гуммированное покрытие. Шток может быть, как выдвижной, так и невыдвижной.

Задвижки применяются в тех случаях, когда высота устройства не играет большой роли. К их достоинствам можно отнести дешевизну, широкий ассортимент по проходному диаметру, малые строительную длину и гидравлическое сопротивление. Это простая в обслуживании проходная арматура, способная работать с вязкой рабочей средой. В то же время, для жидкостей со значительным загрязнением, кристаллизирующихся или агрессивных, они не подходят. Перепад давления на задвижке допускается значительно меньший, чем на вентиле. В трубах может произойти гидроудар.

Задвижки применяются только как запорная арматура. При ручном управлении, время полного закрытия достаточно большое. Конструкции этого типа не рекомендуется ставить на тех линиях, где требуется часто открывать и закрывать проход. Чтобы ускорить работу узла, выбирают модели с электроприводом (рис. 2). Задвижки допускаются к применению в системах холодильной техники. Для работы с жидкостью при температуре более 600 град С или с вакуумом, нужны модели специальной конструкции. Использовать такую арматуру для ядовитых сред или при рабочем давлении от 40 МПа нельзя.

По конструкционно-монтажным требованиям задвижка хороша там, где требуется малое гидравлическое сопротивление и полнопроходность. Она не годится для труб с ДУ до 20 мм, зато вполне подходит для средних ДУ (до 200 мм) и больших (от 300 мм). Не рекомендуется в местах, где нужны малые высота и масса, ценится высокая герметичность затвора, такие же ремонтопригодность и удобство обслуживания. Под землей не ставится.

Вентиль (рис. 3). Этот самый распространенный тип запорной арматуры часто называют клапаном. Более подробно его устройство показано на рис. 4. Поворачивая вручную маховик с резьбовым шпинделем, оператор опускает затвор в седло и тем самым перекрывает трубу. Главная особенность данного типа арматуры заключается в том, что запорный элемент движется прямолинейно, параллельно потоку жидкости. Затвор обычно делается в виде тарелки, плоской либо конусной. Иногда встречается конусная игла. Бывают клапаны с гладким штоком. В этом случае поступательное движение передается от привода. Соединение с трубопроводом сварное, фланцевое, муфтовое или штуцерное. Другие типы вентилей менее популярны. Привод, кроме указанного выше ручного, может быть механическим, электрическим либо электромагнитным.

Вентиль применяется не только для полного закрытия или полного открытия проходного сечения, но также и для регулирования потока. Он может быть не только сальниковый, но и сильфонный (рис. 5), что является важной его особенностью.

Применение вентиля основано на его достоинствах и недостатках. Из преимуществ надо указать на большую надежность. Клапан хорошо работает с агрессивными рабочими средами, не боится высоких давлений и температур, коррозионностойкий. Он подходит даже для вакуума (только сильфонный). Ход затвора небольшой, из-за чего строительная высота также невелика. Герметичность достаточно высокая. Положение, в которое установлен затвор, держится надежно. Трение на уплотнителях практически отсутствует, поэтому задиров не бывает.

Поскольку запорный элемент движется параллельно потоку, гидроудары исключены. Привод даже малой мощности вполне справляется с управлением вентилем. В загрязненной среде лучше использовать клапаны с конусным уплотнением, с плоскими кольцами – ставить не желательно.

Есть у вентиля и недостатки. При относительно простой конструкции механизма, форма корпуса достаточно сложная, в ней имеются застойные зоны, в которых накапливаются механические отложения. Поскольку направление струи, при переходе от входного штуцера к выходному, изменяется, то клапан отличается достаточно высоким гидравлическим сопротивлением. Жидкость должна течь только в определенную сторону. И, кроме всего прочего, этот тип арматуры подходит только для труб относительно малого внутреннего диаметра.

Вентиль рекомендуется использовать в системах холодильной и криогенной (второе – специальной конструкции) техники, при температурах рабочей среды до + 600 град С, при работе с вакуумом (только сильфонный), рабочем давлении от 6,4 МПа и даже от 40 МПа (второе – только сальниковый, специальной конструкции), а также при необходимости частого срабатывания (только сальниковый). Нельзя применять вентиль для вязких сред. Сильфонный клапан не годится для температур более + 600 град С (сальниковый специальной конструкции – допускается) и при высокой цикловой нагрузке.

По конструкционным и монтажным условиям, вентили рекомендуются для труб с ДУ до 20 мм, для ДУ до 200 мм сальниковый можно, сильфонный – допускается, для ДУ более 300 мм должна быть специальная конструкция. Сильфонный лучше сальникового по удобству обслуживания, зато второй лучше первого там, где нужна хорошая ремонтопригодность. Оба вида клапанов обеспечивают высокую герметичность затвора. По надежности и долговечности сальниковый ценится заметно выше сильфонного.

Кран (рис. 6). В зависимости от формы затвора, различают конусный, шаровый либо цилиндрический. Первый и третий называют пробковыми (рис. 7). У конусного запорный элемент делается без подъема или с подъемом пробки, со смазкой. Шар бывает плавающий или на опорах. Привод для всех категорий ручной либо электрический. Отдельную группу составляют пневмо- и гидроприводы. При ручном, в качестве управляющей детали выступает маховик, рычаг или квадрат под ключ.

Кран – это запорная арматура с поворачивающимся рабочим органом. В затворе есть отверстие для потока жидкости. Когда кран открыт, ось отверстия совпадает с осью трубы. Для закрытия шпиндель поворачивается на 90 град, после чего указанные оси становятся взаимно перпендикулярными.

По применению кранов, следует учитывать, что они подходят для ДУ до 50 мм (современные модели могут иметь больший диаметр) и давления рабочей среды до 40 кГс / кв. см. Кроме того, у каждой категории имеются особенности, обусловленные конструкцией.

Краны цилиндрические полную герметичность не обеспечивают, поэтому применяются, в основном, для регулировки. Конусные со смазанными пробками стоят недорого, отличаются простотой конструкции. У них малое гидравлическое сопротивление. С другой стороны, в пространстве между корпусом и затвором со временем накапливаются отложения, а при ручном управлении, усилие требуется довольно большое.

Кран пробковый проходной (рис. 8) используется для открытия и закрытия трубопровода. Для прижатия конусной пробки к корпусу в нем предусмотрена накидная гайка. Если ее затянуть недостаточно сильно, арматура не обеспечит герметичное закрытие.

Кран пробковый трехходовой (рис. 9) применяется для перенаправления и распределения потоков рабочей среды. В его запирающем конусе сделано Т-образное отверстие, благодаря чему можно соединить между собой, либо все три трубопровода, либо любые два из этих трех.

Краны шаровые (рис. 10) на сегодняшний день самые популярные. Они обеспечивают высокую степень герметичности и не нуждаются в смазке. Пожалуй, главным их недостатком является относительно высокая цена. Причина в том, что запирающий элемент надо делать очень точно, поэтому оборудование должно быть высоко технологичным.

Краны могут работать с вязкими средами, если это специальная конструкция с обогревом. Пробковые для холодильной и криогенной техники, а также для вакуума, не рекомендуются. Температура рабочей среды – до 200 град С. Шаровые подходят для холодильной и допускаются для вакуума. Обе категории можно применять там, где требуется быстродействие или при закрытии возникает большой перепад давлений.

По конструкционно-монтажным условиям, краны ставятся на тех участках, где нужны малые масса, высота и гидравлическое сопротивление. А также – высокая ремонтопригодность и удобное обслуживание. При необходимости обеспечить полную герметичность, лучше брать шаровый, чем пробковый. Краны – едва ли не единственный вид запорной арматуры, который допускает возможность подземной установки.

Заслонка (рис. 11). Отличительной особенностью этого типа запорной арматуры является рабочий орган в виде диска, который поворачивается на оси, установленной перпендикулярно потоку жидкости. Диск может быть двустворчатым (баттерфляй), а рукоятка – с защелкой (рис. 12).

Достоинства заслонок заключаются в том, что они недорогие, достаточно надежные, имеют простую конструкцию. Рабочая среда может содержать механические примеси. Из основных недостатков следует отметить то, что данные изделия не обеспечивают полную герметизацию и не рассчитаны на большое давление жидкости.

Заслонки допускаются для холодильной техники, не рекомендуются для работы с вязкой средой и на тех участках, где при закрытии возникает большой перепад давлений. Для малых диаметров не рекомендуются. Температурный диапазон рабочей среды достаточно большой, нагрев может доходить до 600 град С.

Запорная арматура для пищевой промышленности, сделанная из высококачественной нержавеющей стали, отвечает самым строгим требованиям, как технологическим, так и гигиеническим. Ее правильный выбор обеспечивает длительную безаварийную эксплуатацию трубопроводов.