Под термином "трубопроводная арматура " понимают устройство, устанавливаемое на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для управления (отключения, регулирования смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т. п.) путем изменения площади проходного сечения.
Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами:
Условный проход (номинальный размер) D y или D n трубопроводной арматуры - это номинальный внутренний диаметр присоединяемого к арматуре трубопровода в мм. Размеры условных проходов должны соответствовать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338-89 (всего 49 показателей от 3 до 4000мм).
Условное (номинальное) давление (Р у или P n) - избыточное наибольшее рабочее давление при температуре рабочей среды 20°С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности при температуре 20°С.
ГОСТ 26349-84 определяет параметрический ряд номинальных давлений, состоящих из 26 параметров от 0,1 до 800 кгс/см2 (от 0,01 до 80 МПа).
В отличие от условного давления рабочее давление - это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры, то есть при заданной рабочей температуре.
Наряду с перечисленными главными понятиями в арматуростроении наиболее часто применяются следующие термины, отражающие специфические элементы, объекты и параметры выпускаемых изделий.
Таблица 1.1 Значения условных проходов по ГОСТ 28338-89
|
Условный проход, мм |
|||
Тип арматуры - классификационная единица, характеризующая взаимодействие подвижного элемента затвора (запирающего органа) с потоком рабочей среды и определяющая основные конструкционные особенности трубопроводной арматуры. Например, задвижка, клапан, и т.д.
Вид арматуры - классификационная единица, характеризующая назначение трубопроводной арматуры. Например, запорная, регулирующая и т.п.
Типоразмер арматуры - конструкция трубопроводной арматуры, регламентированная условным проходом и условным давлением и имеющая обозначение группового основного конструкторского документа (основного исполнения изделия).
Исполнение арматуры - конструкция одного из типов трубопроводной арматуры, регламентированная, кроме условного прохода и условного давления, переменными данными: материалом основных деталей, присоединением к трубопроводу, видом управления и др., о чем информация содержится в одном групповом или базовом конструкторском документе. Исполнение соответствует конкретному коду ОКП.
Рабочая среда - газообразное (пар), жидкое или сыпучее вещество, в некоторых случаях двухфазное, перемещаемое по трубопроводу, обслуживаемому арматурой.
Внешняя (окружающая) среда - атмосферный воздух или другой газ, окружающий арматуру.
Управляющая среда - жидкость или газ (пар), используемые в качестве рабочего тела в приводах арматуры.
Командная среда - жидкость или газ, используемые для передачи командных сигналов в привод арматуры.
Давление абсолютное (Р АБС ) - давление, измеренное с учетом атмосферного давления.
Давление избыточное (Р ) - давление, измеренное без учета действия атмосферного давления - за нуль отсчета принимается атмосферное давление (P А), Р = Р АБС - Р А , При Р АБС > Р А давление Р называется также манометрическим.
Вакуум (W ) - положительная разность между атмосферным давлением и абсолютным - W= Р А -Р АБС (когда Р А > Р АБС). В инженерных расчетах обычно принимается Р А = 0,1 МПа = 1 кгс/см2.
Давление пробное (Р пр ) - избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание арматуры на прочность и плотность водой при температуре не менее 5 °С и не более 70 ºС, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.
Рабочая температура (T р ) - максимальная температура рабочей среды, действующая при нормальном ходе технологического процесса без учета случайных кратковременных повышений.
Строительная длина арматуры (L ) - линейный размер арматуры между наружными торцевыми плоскостями ее присоединительных частей (фланцев, муфт, штуцеров, ниппелей, патрубков под приварку).
Строительная высота арматуры (Н ) - расстояние от оси проходных патрубков корпуса арматуры до наивысшей точки конструкции (шпинделя или привода) при открытом положении изделия.
Протечка (утечка) - процесс прохождения газа или жидкости через поры, трещины, рыхлости в материале детали или через зазор между деталями арматуры.
Герметичность - свойство соединения (разъемного, неразъемного с подвижным или неподвижным контактом) препятствовать возникновению протечки.
Непроницаемость - свойство материала детали, характеризующееся отсутствием трещин, рыхлостей, газовых включений, через которые может возникнуть протечка.
Надежность - комплексное свойство в зависимости от назначения арматуры может включать такие требования, как безотказность в работе, долговечность деталей, узлов и систем, ремонтопригодность конструкций и деталей, сохранность в условиях эксплуатации, складского хранения и транспортировки. Эти требования могут рассматриваться в отдельности или входить в виде определенного сочетания в оценку надежности арматуры или ее отдельных узлов и деталей.
Длительная прочность - способность материала детали сохранять прочность при длительном действии в нем напряжений (особо важно при высоких температурах).
Цикловая прочность - способность материала детали сохранять прочность при периодическом возникновении в нем напряжений.
Термоудар - внезапное действие на металл высокой температуры (при внезапном поступлении в арматуру высоко нагретой жидкости).
Термоцикловая прочность - свойство материала сохранять прочность при воздействии термоударов.
Условные обозначения запорной арматуры представлены на рис. 1.1.
Рис. 1.1.
Условное обозначение запорной арматуры
По этой системе индекс трубопроводной арматуры включает пять элементов расположенных последовательно. В отдельных случаях после букв, обозначающих материал уплотнительных поверхностей, добавляют цифру, обозначающую вариант исплнения данного изделия или изготовления его из другого материала.
Для арматуры с электроприводом во взрывозащищенном исполнении в конце условного обозначения добавляется буква Б, например 30ч906брБ.
Основной характеристикой трубопровода является диаметр и толщина стенки труб, из которых он изготовлен. Каждая труба имеет два диаметра: внутренний D вн и наружный D н. Между внутренними и наружными диаметрами труб имеется следующая зависимость:
,
где S – толщина стенки трубы.
При изменении толщины стенки трубы изменяется внутренний диаметр трубы, при этом наружный диаметр трубы остаётся постоянным, так как его изменение неизбежно вызывает изменение размеров присоединяемых арматуры и фитингов.
Чтобы сохранить для всех элементов трубопровода (труб, арматуры и соединительных частей) значение проходного сечения, обеспечивающее расчётные условия для прохода жидкости, пара или газа, введено понятие условного прохода . Под условным проходом труб, арматуры и соединительных деталей понимают средний внутренний диаметр труб (в свету), который соответствует одному или нескольким наружным диаметрам труб. Условный проход обозначают буквами DN с добавлением величины условного прохода в миллиметрах: например, условный проход диаметром 150 мм обозначают DN 150 . Истинный внутренний диаметр труб обычно не равен и не соответствует (за редким исключением) диаметру условного прохода. Так, например, у труб с наружным диаметром 159 мм при толщине стенки 8 мм истинный внутренний диаметр составляет 143 мм, а при толщине стенки 5 мм – 149 мм, однако в обоих случаях условный проход принимается равным 150 мм.
Величины условных проходов арматуры, соединительных частей, а также всех деталей технологического оборудования приборов, к которым присоединяют трубы или арматуру, установлены ГОСТом 28338-89 «Соединения трубопроводов и арматура. Проходы условные (размеры номинальные). Ряды». Эти величины имеют следующий ряд значений:
Толщину стенки труб и деталей трубопроводов выбирают в зависимости от наибольшего давления среды (газа или жидкости), транспортируемой по трубопроводу, от её температуры и механических свойств металла труб.
Как известно, механическая прочность металла труб, соединительных частей и арматуры с повышением температуры изменяется. Для увязки давления и температуры среды, протекающей по трубопроводу, введено понятие «условное давление», которое обозначается буквами P у.
Согласно ГОСТ 356-80 «Давления условные пробные и рабочие. Ряды». Под условным давлением (P у) следует понимать наибольшее избыточное давление при температуре среды 293 К (20 °С), при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих температуре 293 К (20°С).
Под пробным давлением (Р пр) следует понимать избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 278 К (5°С) и не более 343 К (70°С), если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры. Предельное отклонение значения пробного давления не должно превышать ±5%.
Под рабочим давлением (Р р) следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода.
Значения условных давлений арматуры и деталей трубопровода должны соответствовать следующему ряду: 0,10 (1,0); 0,16 (1,6); 0,25 (2,5); 0,40 (4,0); 0,63 (6,3); 1,00 (10); 1,60 (16); 2,50 (25); 4,00 (40); 6,30 (63); 10,00 (100); 12,50 (125); 16,00 (160); 20,00 (200); 25,00 (250); 32,00 (320); 40,00 (400); 50,00 (500); 63,00 (630); 80,00 (800); 100,00 (1000); 160,00 (1600); 250,00 (2500) МПа (кгс/см 2).
Для арматуры и деталей трубопровода, производство которых освоено до введения в действие ГОСТ 356-80, допускаются условные давления 0,6 (6); 6,4 (64) и 8,0 (80) МПа (кгс/см 2).
Производство гидравлических испытаний пробным давлением необходимо для проверки надёжности работы трубопровода в условиях эксплуатации, поэтому пробное давление всегда больше рабочего и условного давления в 1,25-1,5 раза, если нормативная документация не устанавливает ещё большие значения пробного давления.
Трубы из полипропилена выпускают с различными техническими характеристиками, которые отображаются в специальной маркировке.
Для того чтобы избежать ошибок при выборе необходимых труб для горячего или же холодного водоснабжения, а также и для отопления, нужно иметь представление о той маркировке, которая на трубу нанесена и является как бы ее паспортом.
Полипропиленовые (ПП – по российской, РР - по международной классификации) трубы жестче металлопластиковых труб, они собираются методом диффузионной сварки при помощи фитингов: уголков, тройников и т. п. В полипропиленовых трубопроводах используются неразъемные соединения, трубопровод собирается на сварных фитингах один раз и навсегда. В отличие от металлопластиковой трубы, которая, по сути, является тонкой алюминиевой трубой покрытой внутри и снаружи защитным слоем пластика, полипропиленовая труба - полностью пластиковая. Так же различается и пластмасса используемая для изготовления труб. В отличие от полипропиленовых труб, в большинстве металлопластиковых труб применяется полиэтилен.
Благодаря особым свойствам материалов трубопроводная система из полипропилена может быть использована в: водоснабжении домов; присоединении бойлеров; распределении воды; водопроводных стояках; распределении по этажам (обычное или в каждой точке отбора с индивидуальным подключением); присоединении трубопровода к существующим сетям водоснабжения, смонтированным из металлических труб; сети отопления; подключении к котельной установке; распределительных устройствах; стояках отопления; присоединении металлических радиаторов.
Длительный срок службы серийной трубы из полипропилена позволяет использовать ее для всех известных видов прокладки трубопроводов: открытой прокладки, прокладке по стене, скрытой прокладки. Для внутренних систем горячего водоснабжения и отопления используется наиболее теплостойкая разновидность полипропилена - рандом сополимер (маркируется, как ПП тип 3 или PP Typ 3). Трубопроводы из этого материала в зависимости от рабочего давления могут служить в течение долгого времени с температурой жидкости до 95°С. Расчетная продолжительность использования трубопровода составляет при этом более 50 лет, а в трубопроводах холодного водоснабжения и того больше - от 50 до 100 лет. Температуры порядка 100°С, возникающие вследствие кратковременных неисправностей, не оказывают отрицательного влияния на срок службы трубопровода.
Все части трубопровода, находящиеся в контакте с питьевой водой, соответствуют действующим стандартам России. Пригодность полипропилена для работы в контакте с жидкими пищевыми продуктами подтверждаются национальными сертификатами Бельгии, Германии, Великобритании, Италии, Испании, США.
Трубы (рис. 20) делятся на три категории:
Полипропиленовая труба PN 16 - для холодного и горячего водоснабжения (до +60°С), номинальное рабочее давление 1,6 МПа (16,32 кг/см²), могла бы стать четвертой по списку категорий этих труб, но она встречается редко.
Рис. 20. Полипропиленовые трубы
 |
PN 10 Размер, мм | D, мм | S, мм | d, мм |
|---|---|---|---|---|
| 20×1,9 | 20 | 1,9 | 16,2 | |
| 25×2,3 | 25 | 2,3 | 20,4 | |
| 32×3,0 | 32 | 3 | 26,0 | |
| 40×3,7 | 40 | 3,7 | 32,6 | |
| 50×4,6 | 50 | 4,6 | 40,8 | |
| 63×5,8 | 63 | 5,8 | 51,4 | |
| 75×6,9 | 75 | 6,9 | 61,2 | |
| 90×8,2 | 90 | 8,2 | 73,6 | |
| 110×10 | 110 | 10 | 90,0 | |
| PN 20 Размер, мм | D, мм | S, мм | d, мм | |
| 16×2,7 | 16 | 16 | 10,6 | |
| 20×3,4 | 20 | 3,4 | 13,2 | |
| 25×4,2 | 25 | 4,2 | 16,6 | |
| 32×5,4 | 32 | 5,4 | 21,2 | |
| 40×6,7 | 40 | 6,7 | 26,6 | |
| 50×8,4 | 50 | 8,4 | 33,2 | |
| 63×10,5 | 63 | 10,5 | 42,0 | |
| 75×12,5 | 75 | 12,5 | 50,0 | |
| 90×15,0 | 90 | 15 | 60,0 | |
| 110×18,4 | 110 | 18,4 | 73,2 |
| D, мм | D 1 , мм | D 2 , мм | S, мм | |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 13,2 | 21,2 | 4,0 | |
| 25 | 16,6 | 26,2 | 4,8 | |
| 32 | 21,2 | 33,2 | 6,0 | |
| 40 | 26,6 | 41,4 | 7,4 | |
| 50 | 33,2 | 52,5 | 9,1 | |
| 63 | 42,0 | 65,9 | 11,3 | |
| 75 | 50,0 | 77,9 | 13,3 |
В отличие от металлопластиковых труб прослойка из алюминия в трубах PN 25 находится ближе к внешней стороне и на ней, чаще всего, сделана перфорация, что позволяет не применять клей для скрепления слоев трубы. Соединение внешнего и внутреннего слоя полипропилена между собой либо с алюминиевой прослойкой происходит через перфорированные отверстия, которые, в свою очередь, у различных фирм-производителей могут быть сквозными или поверхностными. Непосредственное соединение полипропилена с алюминием значительно повышает стабильность и прочность труб. Трубы PN 25 предназначены для специального использования - главным образом, в отопительных трубопроводах, а также в трубопроводах горячего водоснабжения, но могут применяться и для систем холодного водоснабжения. Например, у отечественных сантехников это одна из самых «любимых» труб, ее устанавливают на все виды разводок.
Полипропиленовые трубы бывают серые, белые, черные и зеленые. Цвет, кроме черного, не означает каких-либо ограничений по применению труб. Черный цвет трубы показывает, что она наиболее защищена от ультрафиолетового излучения.
Необходимо также отметить, что заявленный производителем срок службы полипропиленовых труб - 50 лет, подразумевает, что трубопровод будет эксплуатироваться при нормальном давлении и нормальной температуре. То есть трубы могут выдерживать долгосрочные значительные давления, но температура транспортируемой жидкости при этом должна быть низкой либо, наоборот, температура жидкости может быть очень высокой, но давление при этом должно быть низким. При высоком давлении и высокой температуре срок службы трубы резко сокращается и может доходить до 1–5 лет. Для определения срока службы труб, эксплуатирующихся в экстремальных условиях, существует специальная таблица. Не будем приводить ее, поскольку на бытовом уровне таких долгосрочных нагрузок в домашних трубопроводах не возникает, а кратковременные аварийные ситуации, связанные с резким скачком давления или резким скачком температуры транспортируемой жидкости, труба выдержит.
Для полипропиленовых трубопроводов производятся все виды фитингов, необходимых для устройства инженерных коммуникаций, что позволяет отказаться от включения в систему труб металлических деталей и производить оптимальный монтаж трубопровода. А также позволяют осуществлять подключение полипропиленового трубопровода к металлическому. Трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения и отопления. Благодаря фитингам с хромированными и латунными вставками трубы легко комбинируются с имеющейся стальной арматурой и сантехническими приборами.
 |
Под термином «арматура трубопроводная» понимают устройство, устанавливаемое на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для управления (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т.п.) путем изменения площади проходного сечения.
Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами:
Условный проход (номинальный размер) (Dу или DN) – это параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей, например, соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Условный проход (номинальный размер) приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах. Значения условных проходов должны соответствовать числам параметрического ряда, устанавливаемого ГОСТ 28338-89 (всего 50 показателей от 205 до 4000).
Таблица 1
| 2,5 | 40 | 350 | 2000 |
| 3 | 50 | 400 | 2200 |
| 4 | 63* | 450 | 2400 |
| 5 | 65 | 500 | 2600** |
| 6 | 80 | 600 | 2800 |
| 8 | 100 | 700 | 3000 |
| 10 | 125 | 800 | 3200** |
| 12 | 150 | 900 | 3400 |
| 15 | 160* | 1000 | 3600** |
| 16* | 175** | 1200 | 3800** |
| 20 | 200 | 1400 | 4000 |
| 25 | 250 | 1600 | |
| 32 | 300 | 1800 |
*- допускается для гидравлических и пневматических устройств
**- не допускается для арматуры общего назначения
Условный проход или номинальный размер указывается с помощью обозначения Dу или DN и числового значения, выбранного из ряда. Например, условный проход (номинальный размер) 200 должен обозначаться: Dу 200 или DN 200.
Условное номинальное давление (Ру или PN) – наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности их при температуре 20С.
ГОСТ 26349-84 определяет переметрический ряд номинальных давлений, состоящий из 27 параметров от 0,1 до 1000 кгс/см2 (таблица 7). Условные (номинальные) давления менее 0,1 кгс/см2 следует выбирать из ряда R5, а более 1000 кгс/см2 – из ряда R20 по ГОСТ 8032-56.
В отличие от условного давления различают давления пробное и рабочее.
Пробное давление (Рпр) – это избыточное давление, при котором должно производиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 5С и более 70С, если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры.
Рабочее давление (Рр) – это наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопроводов, то есть при заданной рабочей температуре. Температура среды должна приниматься равной температуре, при которой происходит длительная эксплуатация изделия без учета кратковременных отклонений, допускаемых соответствующей нормативно-технической документацией.
Рабочие давления равны условным для арматуры из углеродистой стали при температуре среды от -20 до + 200С, для арматуры из серого чугуна от -15 до +120С, для арматуры из ковкого чугуна от -30 до +120С, для арматуры из латуни и бронзы от -30 до +120С, для титановых сплавов от -40 до + 50С. При повышении рабочей температуры среды допускаемое рабочее давление снижают в зависимости от материала корпусных деталей арматуры. Из углеродистой стали арматуру производят для рабочих температур до 445С, из серого чугуна – до 300С, из ковкого чугуна – до 400С, из бронзы и латуни – до 250С, из титана – до 350С.
Примеры обозначений по ГОСТ 356-80:
Таблица 2
| МПа | кгс/см2 | МПа | кгс/см2 |
|---|---|---|---|
| 0,01 | 0,1 | 6,3 | 63 |
| 0,016 | 0,16 | 8,0 | 80 |
| 0,025 | 0,25 | 10,0 | 100 |
| 0,040 | 0,4 | 12,5 | 125 |
| 0,063 | 0,63 | 16,0 | 160 |
| 0,1 | 1 | 20,0 | 200 |
| 0,16 | 1,6 | 25,0 | 250 |
| 0,25 | 2,5 | 32,0 | 320 |
| 0,4 | 4 | 40,0 | 400 |
| 0,63 | 6,3 | 50,0 | 500 |
| 1,0 | 10 | 63,0 | 630 |
| 1,6 | 16 | 80,0 | 800 |
| 2,5 | 25 | 100,0 | 1000 |
| 4,0 | 40 |
.jpg)