Газовая арматура и оборудование: виды и особенности выбора

Газопроводы представляют собой сложные инженерные структуры, каждый элемент которых решает свою конкретную задачу, отвечая за безопасность, эффективность и стабильность работы системы. Разнообразные газовые арматуры и оборудование отличаются по материалам, назначению и сложности конструкции.

Арматура для газопроводов представляет собой широкий класс устройств, устанавливаемых как на трубопроводах, так и на различных приборах. С их помощью осуществляется управление подачей газа — включение и отключение, изменение направления и давления потока, а также полное удаление газа. Большое разнообразие этих компонентов позволяет легко разобраться с их классификацией.

Давайте подробнее изучим все существующие виды арматуры для газовых трубопроводов и ключевые аспекты ее выбора.

Назначение газовой арматуры и оборудования

Газовая арматура и оборудование предназначены для установки на трубопроводах, которые используются для транспортировки, распределения и снабжения газом. С их помощью осуществляется управление потоком — включение и отключение, изменение давления, количества и направления газа. Основные характеристики арматуры включают номинальное давление и условный диаметр.

Номинальное давление происходит от максимального давления при температуре 20 градусов, что гарантирует долговечность соединений различных элементов и устройств с трубопроводом. Условный проход (DN) — это параметр, имеющий значение при соединении частей в трубопроводных системах.

Газовый трубопровод включает не только трубы, но и множество арматурных элементов, обеспечивающих его надежное функционирование.

Большинство видов арматуры состоит из запорных или дроссельных устройств, представляющих собой корпуса, завершающиеся крышками.

Внутри корпуса находится затвор, при перемещении которого относительно его седел изменяется площадь, через которую проходит газ, что, в свою очередь, вызывает изменение гидравлического сопротивления.

Среди положительных качеств газовых заслонок можно выделить их простоту конструкции, доступность цен и широкие температурные диапазоны.

Части газопровода, соприкасающиеся при отключениях, называются уплотнительными. А в дроссельных устройствах поверхности затвора и седла образуют регулируемый проход для транспортировки рабочей жидкости, что называется дроссельным проходом.

Классификация арматуры для газопроводов

Существующие типы газовой арматуры можно разделить на следующие группы в зависимости от ее назначения:

• запорная. Используется для временного отключения участков газопровода и оборудования, включая газовые краны и вентили;
• предохранительная. Предотвращает превышение допустимого давления газа. К этой группе относится сбросной предохранительный клапан;
• регулирующая. Обеспечивает изменение и поддержание давления в заданных пределах, такие как заслонки и шиберы;
• обратная. Предотвращает изменение направления потока газа;
• аварийная и отсечная. Обеспечивает быстрое прекращение движения газа к аварийному участку в случае отклонений от норм; сюда входит запорно-предохранительный клапан;
• конденсатоотводящая. Автоматически удаляет конденсат, который накапливается в конденсато-сборниках и на низких участках трубопроводов;
• контрольная. Позволяет измерять давление, температуру и другие параметры.

В зависимости от способа управления, арматура делится на управляемую и автоматическую. Первую управляют вручную или с помощью приводов (пневматических, гидравлических, электромагнитных и электрических).

Ручное управление требует значительных усилий и времени, поэтому чаще устанавливаются приводы, которые обеспечивают возможность аварийного управления в экстренных ситуациях. Автоматическая арматура срабатывает сама, благодаря устройствам автосрабатывания.

Фланцевое соединение газопроводов часто используется при переходах с подводных или подземных участков на наземные. Этот тип соединений позволяет бороться с электрохимической коррозией.

По способу подключения оборудование и арматура для газоснабжения можно разделить на:

• фланцевые — предназначены для арматуры с проходом для среды более 50 мм. Присоединение осуществляется с помощью фланцев. Главное преимущество — возможность многократной переустановки, высокая прочность и надежность, универсальность. Недостаток — большой вес и габариты;
• муфтовые — используются для оборудования с проходом 65 мм и меньше. Соединение производится с помощью резьбовых муфт. Недостаток — износ резьбы;
• цапковые — арматура с наружной резьбой, где одно устройство ввинчивается в другое;
• сварочные — неразборные соединения, которые в настоящее время применяются реже. Плюсы — высокая герметичность и минимальные требования к обслуживанию. Недостатки — сложность демонтажа при необходимости ремонта;
• ниппельные — соединение арматуры осуществляется с использованием ниппеля;
• стяжные — патрубки соединяются с фланцами при помощи шпилек с гайками;
• штуцерные — соединяются с помощью штуцера, накидной гайки и уплотнительных колец, что обеспечивает надежное соединение с возможностью разборки.

Существуют и другие менее распространенные способы соединения газовой арматуры.

Фильтр газовый фланцевый предназначен для очистки газовой среды от примесей и пыли, что способствует увеличению срока службы и надежности работы газовых устройств.

Важно помнить, что качество соединений влияет на работу всего трубопровода и надежность газораспределительной системы в целом.

Условные обозначения газовой арматуры

Арматура, используемая в газовой сфере, имеет стандартизированные обозначения. Каждое изделие содержит шифр, состоящий из четырех частей.

Первые две цифры обозначают тип арматуры:

• 11 — краны для труб;
• 14, 15 — запорные вентили;
• 16 — обратные подъемные клапаны;
• 17 — предохранительные клапаны;
• 19 — обратные поворотные клапаны;
• 25 — регулирующие клапаны;
• 30, 31 — задвижки;
• 32 — затворы.

Вторая часть шифра указывает на материал, из которого изготовлен корпус: углеродная сталь — с, коррозионно-устойчивая нержавеющая сталь — нж, серый чугун — ч, ковкий чугун — кч, бронза, латунь — бр, винипласт — вп, легированная сталь — лс, алюминий — а.

Чугунная задвижка менее подвержена коррозии, но более хрупка, чем ее стальная аналогия.

Третья цифра обозначает порядковый номер детали, а четвертая — материал уплотнительных колец: бронза или латунь — б, нержавеющая сталь — нж, резина — р, эбонит — э, баббит — бт, отсутствие уплотнительных колец — бк.

Особенности запорной арматуры

Запорная арматура часто встречается в газовых системах. Она используется для регулировки давления газа и функционально аналогична арматуре в водопроводах. Однако в газовой области существуют более строгие требования по безопасности.

Если концентрация газа в воздухе достигает критических значений, даже минимальная искра может привести к серьезным авариям.

Запорная арматура делится на следующие виды в зависимости от типа перемещения механизма:

• кран — запирающий элемент имеет вращающееся тело, которое перемещается, поворачиваясь вокруг своей оси, и может располагаться произвольно относительно потока;
• затвор — в этом устройстве дисковидный элемент вращается вокруг своей оси, изменяя угол относительно потока;
• вентиль — здесь элемент запирания перемещается вдоль шпинделя параллельно потоку;
• задвижка — в этой конструкции элемент регулирования движется перпендикулярно потоку.

В целом, запорная арматура используется для герметичного отключения участков трубопровода, обеспечивая надежность, быстроту действия, низкое гидравлическое сопротивление и удобство в обслуживании.

Принцип работы задвижки

На трубопроводах для газового оборудования чаще всего используются задвижки — элементы запорной арматуры, которые позволяют перекрывать газовый поток в трубопроводах с диаметром от 50 до 2000 мм. Они эффективно работают при рабочем давлении в пределах от 0,1 до 20 МПа.

В задвижках регулируется поток газа путём изменения положения затвора относительно уплотняющих поверхностей. Шпиндель при открывании не выдвигается из крышки. При вращении шпинделя, для открытия отверстия, ходовая гайка накручивается на него, поднимая либо опуская затвор. В этой конструкции ходовой узел расположен в рабочей среде, что делает его более подверженным коррозии.

В задвижках с выдвижным шпинделем сам шпиндель и затвор перемещаются за счёт вращения резьбовой втулки, благодаря чему верхняя часть шпинделя поднимается. Это имеет свои преимущества, так как внешний фактор не влияет на рабочий узел.

Задвижки классифицируются на два типа в зависимости от конструкции запоров. Клиновые задвижки имеют затвор с уплотняющими поверхностями, расположенными под определённым углом. Также встречаются варианты с шарнирным затвором, состоящим из двух дисков и сплошного клина. Параллельные задвижки имеют затвор из двух дисков, между которыми находится распорный клин.

Дроссельные заслонки активно применяются благодаря их надежности и простоте конструкции. Они обеспечивают плавную регулировку потока газа, проходящего через них.

Задвижки для газопроводов, рассчитанных на давление до 0,6 МПа, изготавливаются из серого чугуна, в то время как для систем с давлением выше 0,6 МПа используют стальные материалы.

Какие же преимущества имеют задвижки по сравнению с другими типами запорной арматуры? В их открытом состоянии они создают минимальное сопротивление потоку, и отсутствуют повороты для газа. Также задвижки отличаются небольшими размерами и просты в обслуживании, что позволяет газу беспрепятственно двигаться в любом направлении.

Также можно выделить заслонки, относящиеся к запорно-регулирующему оборудованию, которые помогают контролировать расход газа и позволяют при необходимости остановить его подачу в трубопровод. Они состоят из корпуса, запорного дискового органа и приводного вала.

Заслонки применяются в широком диапазоне температур и давления. Их конструкция легка, а количество материалов минимально, что является существенным преимуществом с точки зрения стоимости.

На современных газопроводах установлено множество чувствительных сенсоров, контролирующих давление и фиксирующих даже малейшие изменения, передавая информацию на диспетчерский пульт.

Назначение кранов

Помимо упомянутых устройств, запорной арматурой являются краны и вентиляторы, используемые для быстрого подключения или отключения оборудования, а также для регулировки расхода рабочего агента. Краны классифицируют по форме затвора на шаровые, цилиндрические и конусные.

Для улучшения герметичности в кране под давлением вводится специальная консистентная смазка, которая помещается в пустотелый канал верхней части и прокачивается в зазор между пробкой и корпусом с помощью завинчивания болта.

В роли затворного элемента в корпусе крана может использоваться шар, а в затворе есть сквозное отверстие, диаметр которого соответствует диаметру газопровода.

При повороте пробки зазор увеличивается, что обеспечивает лёгкость вращения. Латунная прокладка и шаровой клапан препятствуют вымыванию смазки и утечкам газа.

Краны, нуждающиеся в смазке, не являются единственными. В газопроводах также применяются простые поворотные краны, которые могут быть натяжными, сальниковыми или самоуплотняющимися. Их устанавливают в надземных трубопроводах, внутриобъектовых системах и на вспомогательных линиях, таких как продувочные газопроводы.

Конденсатосборники и компенсаторы

Для сбора и удаления конденсата и влаги на нижних уровнях газопроводов используются конденсатосборники.

Эти устройства могут иметь разные объёмы: для газа с высокой влажностью требуются более крупные емкости, а для сухого газа подходят меньшие. Кроме того, в зависимости от уровня давления рабочей среды, конденсатосборники подразделяются на устройства низкого, среднего и высокого давления.

Конденсатосборники низкого давления представляют собой емкость с дюймовой трубкой, выведенной под газовый ковер. Трубка заканчивается муфтой и пробкой, через которую удаляется конденсат, измеряется давление и производится продувка трубопровода.

Устройства среднего и высокого давления дополнительно оснащены защитной трубкой и краном на внутреннем стояке, а на верхней части стояка имеется отверстие для выравнивания давления в футляре и стояке. В противном случае, конденсат может под давлением газа заполнить стояк и привести к его разрушению при низких температурах.

Газовый конденсатосборник помогает удалить влагу и конденсат из газа, который проходит по трубопроводу, что особенно актуально в зимние месяцы.

Автооткачка конденсата происходит под действием давления газа. Когда краник закрыт, газ противодействует конденсату, и он сползает вниз. При открывании крана конденсат поднимается наверх.

В процессе эксплуатации газопроводов температурные колебания могут составлять несколько градусов, что вызывает напряжение в несколько десятков МПа. Поэтому для нормального функционирования газопроводов необходимы компенсаторы. Они могут быть выполнены в форме линз, П-образных или лирообразных конструкций.

Газовые компенсаторы давления способствуют продлению срока службы трубопроводной системы. Однако при установке этих устройств важно учитывать номинальное и максимальное давление газа.

Чаще всего применяются линзовые и сильфонные компенсаторы, в то время как П-образные и лирообразные конструкции изготавливаются из гнутых, чаще всего цельнотянутых труб, что может быть их основным недостатком — крупные размеры. В горных и сейсмоопасных районах устанавливают резинотканевые компенсаторы, которые способны выдерживать деформации в различных направлениях.

Соединительная арматура газопроводов

При монтаже газопровода может возникнуть необходимость соединения труб, выполненных из разных материалов или имеющих разные диаметры. В этом случае в структуре сети используются соединительные фланцевые элементы — вспомогательные детали для стыковки.

К этой категории арматуры относятся фланцевые адаптеры, хомуты, заглушки, соединительные муфты, отводы, крестовины и тройники — все элементы, в которых не предусмотрены запорно-регулирующие механизмы.

Соединительная арматура необходима, когда требуется соединить трубы из разных материалов, участков разных диаметров, а также при необходимости поворотов и разветвлений трубопровода.

Для разветвления газопровода используются тройники и отводы, которые устанавливаются в тех случаях, когда труба доходит до распределительного узла, например, для какого-нибудь населенного пункта, который не является конечным пунктом.

При помощи регулирующей арматуры трубопровод разделяется, и часть газа уходит в населённый пункт, а другая часть продолжает транспортировку.

Стальные тройники изготавливаются из различных марок стали и могут быть использованы в практически любой рабочей среде. Они обеспечивают надёжное соединение труб и обладают хорошей герметичностью.

Приборы КИПиА в газовых системах

В газопроводных системах также установлено множество приборов КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика).

Кроме газовой арматуры, в газопроводах применяются КИПиА для постоянного контроля состояния оборудования и энергетического процесса, а также для быстрой диагностики предаварийных и аварийных ситуаций.

Наиболее востребованными устройствами, используемыми в газовых системах, являются:

• сигнализаторы загазованности;
• оборудование для аварийного отключения подачи газа;
• приборы для измерения объёма прошедшего газа;
• электронные регуляторы приходящего объёма газа;
• автономные блоки питания;
• газовые клапаны для автоматизации различных процессов и оптимизации работы трубопроводов;
• газовые регуляторы, предназначенные для настройки объема проходящей через участки трубопровода среды.

Такие устройства являются высокотехнологичным оборудованием, используемым в самых различных условиях.

Рекомендации по выбору арматуры и оборудования

При выборе арматуры для газовых трубопроводов следует обращать особое внимание на химические и физические характеристики материала, из которого она изготовлена.

Наиболее распространёнными материалами для производства газовой арматуры являются чугун и сталь, так как они отвечают высоким требованиям по прочности и надежности. Полимерные элементы, которые отлично подходят для водопроводов, в данной сфере не применяются из-за их подверженности повреждениям.

Сталь является самым распространённым материалом для создания газовой арматуры. Оборудование из неё имеет доступные цены и отличные прочностные характеристики.

Специалисты не рекомендуют использовать оборудование с уплотнительными элементами из бронзы для газопроводов, так как сероводород, содержащийся в сжиженных углеводородах, может неблагоприятно влиять на бронзу и медные сплавы.

Заключение и полезное видео по теме

О том, как проводить техническое обслуживание запорной арматуры на газопроводе, можно узнать из следующего видеоматериала:

В этом видео мы рассмотрим конструктивные особенности клиновых и шланговых задвижек:

Газовые трубопроводы представляют собой объекты с высоким уровнем риска, поэтому выбор газового оборудования и арматуры требует серьезного подхода, а в случае необходимости — консультации с профессионалами. Только качественная запорная арматура для газа может гарантировать простоту обслуживания, скорость ремонта и отличную герметичность соединений трубопровода.

Если у вас есть вопросы по теме статьи или вы знаете дополнительные интересные факты, пожалуйста, делитесь своими комментариями в блоке ниже.