Запорная арматура Рис. 9.1. Запорный вентиль: а — фланцевый низкого и среднего давления; б — высокого давления, бесфланцевый; 1 — маховик; 2 — сальниковое уплотнение; 3 — фланец; 4 — корпус; 5 — седло; 6 — клапан (тарелка); 7 — шпиндель; 8 — крышка; 9 — траверса; 10 — втулка; 11 — разгрузочный клапан; 12— шестерня; — движение пара (или воды)
Запорная арматура должна обеспечивать плотность отключения в закрытом состоянии и оказывать минимальное сопротивление протекающей среде в открытом состоянии. В качестве запорной арматуры применяют задвижки и вентили. По сравнению с вентилями задвижки создают относительно небольшое гидравлическое сопротивление, требуют меньшего усилия на открывание и закрывание, допускают протекание среды в обоих направлениях, имеют меньшую длину корпуса, могут быть изготовлены на большое проходное сечение. К недостаткам задвижек относятся более сложная, чем у вентилей, конструкция, быстрый износ уплотнительных поверхностей затвора и больший подъем затвора при полном открывании, что увеличивает ее габаритные размеры. Соответственно с этим вентили как запорные органы применяют преимущественно при небольшом проходном сечении (диаметр трубопровода до 100 мм), когда требуется большая плотность отключения (например, для дренажных и спускных трубопроводов), и в основном они используются в качестве регулирующих органов. На рис. 9.1, а изображен наиболее распространенный тип запорного вентиля — нормальный фланцевый вентиль низкого и среднего давления. Он состоит из корпуса 4, в который запрессовано стальное или бронзовое кольцо (седло 5), и клапана (тарелки) б, соединенного со шпинделем 7. На конце шпинделя имеется резьба, посредством которой он при вращении маховика 1 во время закрывания или открывания вентиля ввинчивается в траверсу 9. Присоединение запорного вентиля к трубопроводу осуществляется с помощью фланцев 3. На рис. 9.1, б показан запорный вентиль высокого давления бесфланцевый, который крепится к трубопроводам посредством сварки. Количество пара (или воды), проходящего через вентиль, регулируется подъемом или опусканием клапана. Для облегчения открывания крупных вентилей применяют разгрузочные обводные (байпасные) линии малого диаметра, служащие для выравнивания давления среды до и после вентиля. Прежде чем открыть основной вентиль, открывают байпас и после того, как в трубопроводе до и после вентиля установится одинаковое давление, приступают к открыванию основного вентиля. Для этой же цели некоторые вентили выполняются с двумя расположенными на одном шпинделе клапанами (тарелками), один из которых имеет меньший размер и устанавливается в средней части большого клапана (см. рис. 9.1, б). При подъеме шпинделя сначала поднимается малый разгрузочный клапан 11 на определенную высоту, а затем после выравнивания давления при дальнейшем открывании вентиля поднимается большой клапан 6. Для облегчения открывания вентиля привод шпинделя осуществляют через две цилиндрические шестерни 12 от маховика диаметром до 500 мм. При эксплуатации каждый вентиль должен обеспечивать полное перекрытие трубопроводов. Вентиль является надежным запорным и регулирующим органом. Однако он создает большое сопротивление потоку среды вследствие резкого двукратного изменения направления ее движения. На электростанциях и в котельных нашли широкое применение задвижки, которые создают значительно меньшее сопротивление потоку среды, чем вентили. Жидкость или пар к задвижкам подводится с любой стороны. Задвижки могут иметь разные затворы (параллельные и клиновые), выдвижные и невыдвижные шпиндели. На рис. 9.2, а приведена нормальная задвижка с параллельными уплотнительными дисками. Задвижка состоит из чугунного корпуса 7, крышки, маховика, выдвижного шпинделя, уплотнительных колец 4 и дисков 5. Между дисками устанавливается распорное устройство 6. При вращении маховика по часовой стрелке шпиндель вместе с дисками опускается, распорное устройство, упираясь в нижнюю часть корпуса, раздвигает диски и плотно прижимает их к уплотнительным кольцам, закрывая проход воде или пару. В задвижках с выдвижным шпинделем шпиндель и маховик имеют квадратную резьбу, и при вращении маховика шпиндель вывинчивается или ввинчивается в него, увлекая за собой диски. Согласно Правилам Ростехнадзора у всех вновь устанавливаемых стационарных котлов паропроизводительностью более 4 т/ч управление парозапорными органамидолжно осуществляться дистанционно с рабочего места машиниста котла. На электростанциях или больших отопительных котельных часто применяются задвижки или вентили с электрическим приводом, позволяющим открывать или закрывать их дистанционно. На рис. 9.2, б приведена бесфланцевая задвижка высокого давления с дистанционным приводом. Рис. 9.2. Задвижки: а — нормальная с параллельными уплотнительными дисками и выдвижным шпинделем; б — бесфланцевая высокого давления с дистанционным приводом; в — клиновая с невыдвижным шпинделем; 1 — маховик; 2 — сальниковая набивка; 3 — шпиндель; 4 — уплотнительные кольца; 5 — уплотнительные диски; 6— распорное устройство; 7— корпус; 8 — крышка; 9 — траверса; 10— шарнир; 11 — зубчатая передача; 12 — буртик; 13 — нарезная втулка; 14 — клиновой затвор
Бесфланцевая арматура непосредственно приваривается к трубопроводу. В клиновых задвижках с невыдвижным шпинделем (рис. 9.2, в) последний вращается вместе с маховиком 1. На конце шпинделя 3 имеется резьба, которая входит в нарезную втулку 13, расположенную в верхней части клинового затвора 14. При вращении маховика шпиндель из-за имеющегося на нем буртика 12 не может подняться и будет вращаться вместе с маховиком. При этом нарезная втулка 13 будет вращаться по его резьбе, поднимая или опуская клиновой затвор 14 задвижки. Для надежной работы арматуры очень важно, чтобы место прохода шпинделя было тщательно обработано (отшлифовано) и уплотнено. Уплотнение достигается при помощи сальниковой набивки 2 и грундбуксы (сальникового уплотнения). Грундбукса с внешней стороны имеет резьбу, при помощи которой она ввинчивается в крышку и, таким образом, уплотняет набивку. В качестве запорного устройства для низкого давления среды (0,3...0,5 МПа) применяются пробковые краны. Краны предназначены для быстрого открывания и закрывания прохода в трубопроводе и для регулирования расхода. Пробковые краны по способу уплотнения бывают натяжные (рис. 9.3, а) и сальниковые (рис. 9.3, б); по способу соединения — муфтовые, фланцевые и цапковые; по материалу корпуса и пробки — чугунные, бронзовые и комбинированные (чугунный корпус с бронзовой пробкой). Основными элементами кранов являются корпус 1 и коническая пробка 2 с отверстием для прохода газа. На четырехгранной головке под ключ наносится риска, совпадающая с направлением отверстия в пробке. Если риска на головке совпадает с направлением трубопровода, на котором установлен кран, то проход для среды открыт, а если риска направлена поперек трубопровода, то проход закрыт. В натяжных кранах в нижней части пробки есть шпилька 6 с резьбой (см. рис. 9.3, а), на которую надевается шайба 4 и накручивается гайка 5. Плотность в этих кранах обеспечивается натяжением гайки. Краны, устанавливаемые на газопроводах, должны иметь упоры, ограничивающие поворот пробки в границах 90°. Плотность в сальниковых кранах обеспечивается сальниковой набивкой 8. Уплотнение ее осуществляется затягиванием сальника с помощью крышки сальника. Для облегчения разборки сальникового крана в нижней части корпуса устанавливается отжимной болт 10. В самосмазывающихся кранах (рис. 9.4) на конусных или цилиндрических уплотнительных поверхностях корпусов и пробок имеются канавки 4. Их заполнение смазкой снижает давление, необходимое для герметичного закрытия прохода, и усилие, необходимое для поворота пробки. Периодическая подача смазки в канавки корпуса 6 и пробки 5 осуществляется нажимным болтом 1. Рис. 9.4. Чугунный самосмазывающийся кран: 1 — болт; 2 — шариковый клапан; 3 — прокладка; 4 — канавки; 5 — пробка; 6 —корпус
Рис. 9.5. Трехходовой кран: а — положения I —V трехходового крана; б — детали крана; в — крепление контрольного манометра для проверки рабочего манометра; I — рабочее положение; II — постановка стрелки на ноль; III — продувка сифонной трубки; IV — промежуточное положение (набор конденсата в сифонной трубке); V — проверка рабочего манометра контрольным; 1 — фланец для контрольного манометра; 2 — штуцер для манометра; 3 — пробка крана; 4— риски; 5— ниппель для сифонной трубки; 6 — отверстия в пробке; 7— гайка для затяжки пробки; 8 — скоба; 9 — контрольный манометр; 10 — сифонная трубка
Трехходовой кран (рис. 9.5) устанавливается между манометром и сифонной трубкой, которая защищает трубчатую пружину манометра от чрезмерного нагрева при измерении давления пара или горячей воды. На ручке трехходового крана в виде буквы Т нанесены риски, совпадающие с направлениями каналов в пробке. Поворотом ручки можно поставить кран в следующие положения: • рабочее положение — манометр соединен с источником давления (барабан котла, трубопровод и т.д.); • проверка рабочего манометра постановкой стрелки на нуль (манометр при этом соединен с атмосферой); • проверка рабочего манометра контрольным (все отверстия в пробке при этом совпадают с отверстиями в корпусе крана); • продувка сифонной трубки (источник давления соединен с атмосферой); • нейтральное положение для охлаждения воды или конденсации пара в сифонной трубке (отверстия в пробке и корпусе не совпадают). В этом положении можно заменить неисправный манометр.
