Газова арматура и оборудване: разновидности + особености на избора

Газопроводът представлява инженерна конструкция, всеки елемент и възел от която решава важна определена функционална задача и отговаря за безопасността, качеството и непрекъснатостта на функционирането на мрежата. Разнообразните газова арматура и оборудване се различават по сложност на изпълнение, по материал на производство, по предназначение и по видове.

Арматурата за газопроводи – това е обширен клас приспособления и устройства, които се монтират на газопроводите, както и на уредите. С тяхна помощ се осъществяват изключване/включване, промяна на посоката, количеството, налягането на газовия поток или пълно отстраняване на газовете. Широкият асортимент от тези детайли е класифициран, благодарение на което може доста лесно да се разбере въпросът за класификацията на газовата арматура.

Нека заедно разберем всичкото многообразие от арматура за газови тръбопроводи и особеностите на нейния избор.

Предназначение на газовата арматура и оборудването

Газовата арматура и газовото оборудване са предназначени за монтаж на тръбопроводи, използвани за транспортиране, снабдяване и разпределение на синьото гориво. С помощта на тези механизми се включва и изключва подаването, промяната на налягането, количеството, посоката на газовия поток. На арматурата са присъщи такива основни характеристики, като номинално налягане (условно) и номинален диаметър.

Под номинално налягане се приема макс. налягане при температура 20 градуса, при което се гарантира дълга експлоатация на различни връзки на елементи и възли с тръбопровода. Условният проход (DN) – това е характеристика, която се използва в тръбопроводните мрежи като общ параметър на свързваните части.

Газопроводът включва в себе си не само тръби, но и голямо количество газова арматура, която осигурява неговото надеждно функциониране

По-голямата част от разновидностите на арматурата се състои от спирателно или дроселно устройство. Това са конструкции под формата на корпус, отвън затворен с капак.

Вътре в корпуса се движи затвор. В резултат на движението на затвора спрямо неговите седла се променя площта на участъка, през който газът преминава. Този процес предизвиква изменение на хидравличното съпротивление.

Проста конструкция, достъпна цена и възможност за използване на газови клапи в широк диапазон от температури – това са основните предимства на газовите клапи.

Повърхностите на затвора и седлата, които се допират по време на изключванията на участъците от газопровода, се наричат уплътнителни. В устройствата от дроселен тип повърхностите на затвора и седлата, които от своя страна образуват регулируем проход за транспортиране на работната среда, се наричат дроселни.

Класификация на арматурата за газопроводи

Всички съществуващи разновидности газова арматура, в зависимост от нейното предназначение, могат да се разделят на:

• запорна. Арматура, която се използва за периодично изключване на отделни участъци от газопровода, уреди, апаратура. Към този вид спадат газови кранове, вентили, шибъри;
• предпазна. Служеща за предотвратяване на риска от повишаване на налягането на газа над установените норми. Към този вид арматура спада предпазният изпускателен клапан;
• регулираща. Предназначена за изменение и поддържане на налягането в зададени граници. Това са клапи, шибъри и пр.;
• обратно действие. За предотвратяване на изменение на посоката на движение на газа;
• аварийна и отсечна. За бързо автоматично спиране на движението на газа по посока към аварийния участък в случай на нарушаване на зададения режим. Към този вид спада спирателно-предпазният клапан;
• кондензатоотвеждаща. Тази, която отстранява в автоматичен режим кондензата, натрупващ се в кондензато-събирателите и на долните участъци на тръбопроводните мрежи;
• контролна. Определя налягането на преминаващата маса, температурата и пр.

По начин на управление арматурата може да бъде от два типа: управляема и автоматична. Първата се задвижва чрез ръчни манипулации или с помощта на задвижващ механизъм: пневматичен, хидравличен, електромагнитен, електрически.

Процесът на ръчно управление се отличава с полагане на големи усилия и загуба на време. Много по-често се монтира задвижващ механизъм и се запазва възможността за аварийно управление в случай на възникване на аварии. А втората действа с помощта на устройства за автоматично задействане.

Фланцовото съединение на газопроводи се използва на преходи от подводен или подземен участък към надземен. Такъв тип съединения помага в борбата с електрохимичната корозия.

По начин на свързване оборудването и всяка арматура за газоснабдителни системи биват:

• фланцови – използвани за арматура с проход за среда над 50 мм.  Свързването към тръбите се осъществява чрез завинтване на фланците. Основното предимство на такова свързване  – възможността за многократни пренастройки, голяма здравина и надеждност. Също така може да се отбележи универсалната приложимост. Като недостатък се посочва само голямото тегло и едрите габарити на такива детайли;
• муфтови – използват се за свързване на оборудване с проход 65 мм и по-малко. Свързването се извършва с помощта на муфи с резба, разположена отвътре. Недостатъкът на муфтовите съединения е, че резбата постепенно се износва;
• цапкови с нарязана външна резба. Едно устройство се завинтва с помощта на резбата в друго устройство;
• заваръчни – това са рядко използвани днес неразглобяеми съединения. Плюсовете на този метод – надеждна херметичност и свеждане до минимум на обслужващите дейности. Към недостатъците може да се отнесе възникващата при необходимост от ремонт сложност при демонтаж на съединението, когато участъкът от газопровода просто се отрязва;
• нипелни – свързването на арматурата се извършва с помощта на нипел;
• стягащи – патрубките се свързват с фланците на тръбите чрез шпилки с гайки, които се разполагат по дължината на арматурата;
• штуцерни – свързването на арматурата се извършва с помощта на штуцер, накидна гайка и уплътнителни пръстени. Това е надежден метод за свързване с възможност за демонтаж.

Освен изброените по-горе, съществуват и други начини за свързване на газова арматура, но те не се използват толкова често.

Филтърът газов фланцов е необходим за почистване на газовата среда от прах и примеси, благодарение на което се повишава експлоатационният срок и надеждността на функциониране на газовите уреди

Също така не трябва да се забравя, че от качеството на извършеното свързване ще зависи функционалността на тръбопровода и надеждността на цялата газоразпределителна система.

Условни означения на газовата арматура

Арматурата, използвана в газовото стопанство, е стандартизирана. На всеки детайл задължително има шифър, състоящ се от 4 части.

Първите 2 цифри на шифъра са видът на арматурата:

• 11 – кранове за тръбопроводи;
• 14,15 – спирателни вентили;
• 16 – обратни подемни клапани;
• 17 – предпазни клапани;
• 19 – обратни поворотни клапани;
• 25 – регулиращи клапани;
• 30, 31 – запорни шибъри;
• 32 – затвори.

На второ място в шифъра е условното означение на материала за изработка на корпуса: въглеродна стомана – с, кислотоустойчива неръждаема стомана -нж, сив чугун – ч, ковък чугун – кч, бронз, месинг – бр, винипласт – вп, легирана стомана – лс, алуминий – а.

Газовата задвижка от чугун е много по-малко податлива на корозия, но е по-крехка от аналогично устройство, изработено от стомана.

На трето място в шифъра е поредният номер на детайла. На четвърто се намира означението на материала, от който са направени уплътнителните пръстени: бронз или месинг – б, неръждаема стомана – нж, гума – р, ебонит – е, бабит – бт, липсват уплътнителни пръстени – бк.

Особености на спирателната арматура

Спирателната арматура се среща най-често в газовите системи. Тя се използва за регулиране на налягането на газопровода и действа на същия принцип като в водопроводите. Въпреки това към частите в газовата промишленост се поставят по-високи изисквания за безопасност.

Ако концентрацията на газ във въздуха достигне критична стойност, тогава е достатъчна и най-малката искра и може да се случи истинска катастрофа.

Според типа на движение на функционалния механизъм спирателната арматура за газопроводи се разделя на следните видове:

• кран – в крана запорният елемент с въртящо се тяло се движи, като едновременно се върти около своята ос. Спрямо посоката на потока може да бъде разположен по произволен начин;
• затвор – в тази част дискообразният елемент се върти около своята ос под ъгъл или перпендикулярно спрямо потока;
• вентил – в частта тялото на запора на шпиндела се движи възвратно-постъпателно успоредно на потока;
• задвижка – в нея елементът за регулиране се движи перпендикулярно на потока.

Може да се обобщи, че към спирателната арматура се отнасят устройства, които са предназначени за херметично изключване на участъци от газопровода. Тези устройства трябва да гарантират херметичност на изключването, бързина на извършваните действия, малко хидравлично съпротивление и удобство при обслужване.

Принцип на работа на задвижката

Най-често по тръбопроводите от различни видове спирателна арматура за газово оборудване могат да се срещнат задвижки. Именно те се използват, когато е необходимо да се прекъсне газовият поток в газопроводи с диаметри на условни проходи от 50 мм до 2000 мм, когато работното налягане е в диапазона 0,1–20 МРа.

В задвижките газовият поток се регулира чрез промяна на положението на затвора спрямо уплътняващите повърхности. Шпинделът неизтеглящ се при отваряне не се изтегля от капака. При въртенето му за отваряне на отвора ходовата гайка се навива на него, повдигайки или спускайки затвора. В този вид задвижки ходовият възел се намира вътре в работната среда, поради което е по-податлив на негативното действие на корозия.

Апаратурата с изтеглящ се шпиндел осъществява преместването на шпиндела и затвора чрез въртене на резбова втулка, като горната част на шпиндела се изтегля нагоре. Предимството на такава конструкция е липсата на влияние на външната среда върху ходовия възел.

Задвижките се различават по устройството на затворите на 2 типа. Клиновите имат затвор с уплътнителни повърхности, разположени под определен ъгъл една спрямо друга. Също така се произвеждат с шарнирен затвор, състоящ се от 2 диска и плътен клин. Паралелните задвижки имат затвор, състоящ се от 2 диска, между които се намира разпорен клин.

Заслонките от дроселен тип често се използват заради тяхната простота и надеждност. Дроселът плавно регулира потока на газа, който преминава през него.

За газопроводи, проектирани за налягане до 0,6 MPa, се използват задвижки от сив чугун, а за газопроводи, в които се прилага напор под налягане над 0,6 MPa – от стомана.

Но какви могат да се отбележат предимствата на задвижките в сравнение с останалата запорна арматура? В отворено положение се отбелязва незначително съпротивление на потока, освен това няма завъртания на газовата среда. Задвижките имат малка строителна дължина. Те са прости в обслужването и осигуряват възможност за движение на газа във всяка посока.

Отделно в тази категория могат да се отделят заслонките. Те се отнасят към спирателно-регулиращото оборудване, благодарение на което се регулира разходът на газ, също е възможно да се спре подаването му в газопровода. Заслонките се състоят от корпус, дисков запорен орган и задвижващ вал.

Заслонките могат да се използват в широк диапазон от температури или налягания на средата. Те имат проста конструкция, малка маса и малка металоемкост. Заслонките имат малка строителна дължина и минимален брой елементи. Големият им плюс – достъпна цена.

За налягането в съвременните газопроводи следи множество чувствителни сензори, които регистрират най-малките отклонения и предават информация за тях на пулта на диспечера.

За какво са нужни крановете?

Освен горепосочените устройства към запорната арматура спадат кранове и вентили, необходими за бързо свързване/изключване на прибор или регулиране на разхода на работната среда. Тези детайли по форма на затвора могат да се разделят на сферични, цилиндрични, конични.

За да се постигне по-висока херметизация в крана, между уплътнителните повърхности се въвежда под налягане специална консистентна смазка. Тя се зарежда в кух канал в горната част и чрез завинтване на болт се избутва по каналите в съществуващата междина между тапата и корпуса.

В корпуса на крана като затварящ елемент действа сфера, а в затвора е направен проходен отвор, чийто диаметър съвпада с диаметъра на газопровода.

Тапата леко се повдига нагоре, хлабината се увеличава и се осигурява лекота на въртене. Месинговата подложка и сферичният клапан предотвратяват изтискването на смазката с последващо просмукване на газ.

Освен кранове, които се нуждаят от смазване, в газопроводите се използват прости въртящи се кранове. Те могат да се разделят на обтягащи, салникови, самозатягащи се. Те могат да се монтират на надземни газопроводи, вътрешнообектови газопроводи, на спомагателни линии (на продухващи газопроводи и др.).

Кондензатосъбирачи и компенсатори

За събиране и отстраняване на вода и кондензат на по-ниските нива на газопроводите се монтират кондензатосъбирачи.

Те могат да бъдат с различен капацитет: голям капацитет е необходим, ако транспортираният газ има голяма влажност, по-малък капацитет е подходящ за транспортиране на сух газ. Освен това, в зависимост от големината на налягането на преминаващата работна среда кондензатосъбирачите се различават на устройства за ниско, средно и високо налягане.

Устройствата за ниско налягане – това е резервоар с инчова тръба, изведена под газовото покритие. Тръбата завършва с муфа и тапа. През нея се отстранява кондензат, измерва се налягане, продухва се газопроводът.

Устройствата за средно и високо налягане допълнително са оборудвани с още една защитна тръбичка и кран на вътрешния стояк. Отгоре на стояка има отвор за изравняване на налягането на работната среда в кожуха и в стояка. Без отвора кондензатът би запълнил стояка под налягане на газа, което можеше да доведе до неговото разкъсване при ниски температури.

Газовият кондензатосъбирач ще позволи да се отстранят вода и кондензат от газа, който се транспортира по системата на газопровода. Особено актуално е това устройство през зимния период.

Под въздействие на налягането на газа се осъществява автоизпомпване на кондензата. Когато краникът е затворен, газът противодейства на кондензата и той се плъзга надолу. Когато краникът се отваря, кондензатът се издига на повърхността.

При експлоатация на газопроводи разликата в температурата може да достигне няколко градуса. Такава голяма величина на изменение може да предизвика напрежение от няколко десетки МРа. Затова, за осигуряване на нормална работа на газопровода трябва да се използват компенсатори. Те могат да бъдат лещови, П-образни, лирообразни и т.н.

Газовият компенсатор на налягане значително ще удължи срока на експлоатация на газовия тръбопровод. Но при монтиране на такова устройство е необходимо да се вземат предвид номиналното и максималното налягане на газа в системата.

По-разпространени са лещовите и силфонните компенсатори. П-образните и лирообразните компенсатори се изработват от огънати, често целноизтеглени тръби. Основният им недостатък – големи размери. На тръбопроводи в планински и сеизмично опасни райони се монтират гумено-тъканни устройства, които могат да поемат деформации както в надлъжна, така и в напречна посока.

Съединителна арматура на газопроводите

В процеса на монтаж на газопровода може да възникне необходимост от свързване на тръби от различни материали или с различен диаметър. В този случай в състава на мрежата се вгражда съединителен фланцов елемент – спомагателни детайли за съединяване.

Към тази категория арматура спадат фланцови адаптери, хомути, заглушки, съединителни муфи, колена, кръстовини, тройници – с една дума детайли, в чиято конструкция не е предвидено наличие на спирателно-регулиращ механизъм.

Съединителна арматура ще е необходима, ако възникне нужда от свързване на тръби от различни материали, участъци на тръбопроводи с различни диаметри, както и при завои и разклонения.

За разклоняване на газопровода служат тройници и колена. Те се монтират в случаите, когато тръбата достига до разпределителен участък за някое населено място, но това място не е крайно.

Посредством регулираща арматура тръбопроводът се разделя и част от транспортирания газ отива в населеното място, а друга част се транспортира по-нататък.

Стоманените тройници се изработват от различни марки стомана. Те могат да се използват практически във всяка работна среда. Осигуряват висококачествено свързване на тръби и притежават добра херметичност.

УредиКИПиАв газопроводните системи

Освен всичко гореизброено, в газопроводните системи се използват многобройни уреди КИПиА (контролно-измерителни уреди и автоматика).

Освен газовата арматура на газопроводите се инсталират КИПиА. Това позволява да се води постоянен контрол върху състоянието на оборудването и хода на технологичния процес, както и своевременно да се откриват предаварийни и аварийни ситуации.

Най-търсените устройства, използвани в газовите системи, са:

• сигнализатори за загазованост;
• оборудване за аварийно спиране на постъпващия газ;
• оборудване за измерване на обема на преминалия газ;
• електронни регулатори на преминалия обем газ;
• автономни блокове за захранване;
• газови клапани за автоматизиране на различни процеси и оптимизиране на работата на тръбопроводите;
• газови регулатори за регулиране на обема на средата, преминаваща през някой участък на тръбопровода.

Такива устройства са високотехнологично оборудване, което се експлоатира в най-различни условия.

Особености на избора на арматура и оборудване

При избора на арматура за газопроводи трябва да се обърне особено внимание на химичните и физичните свойства на материала, от който е изработена.

Най-търсените материали за изработка на газова арматура са чугун и стомана. Това е свързано с изискванията за повишено ниво на здравина и надеждност. Полимерните елементи, които отлично подхождат за водопроводи, тук са неприложими, освен това лесно могат да бъдат повредени.

Стоманата е най-популярният материал за изработка на газова арматура. Такова оборудване има достъпна цена и висока здравина.

Специалистите не препоръчват да се използва на газопроводи оборудване с уплътнителни вложки от бронз. Това е свързано с факта, че в състава на СУГ присъства сероводород, който може да оказва негативно влияние върху бронза и медните сплави.

Изводи и полезно видео по темата

За това как се извършва техническото обслужване на спирателната арматура на газопровода можете да научите от следния видеоклип:

За конструктивните особености на клиновите и маркучовите шибъри ще стане дума в това видео:

Всички газопроводи се отнасят към обекти с повишена опасност, затова към избора на газова арматура и оборудване трябва да се подходи с цялата сериозност, а при необходимост да се посъветвате със специалисти. Само качествената газова спирателна арматура ще може да осигури удобство на обслужване, бързина на ремонт, висока херметичност на възлите на тръбопровода.

Ако имате въпроси по темата на статията или можете да допълните нашия материал с интересни сведения, моля, оставете коментарите си в разположения по-долу блок.