При переработке агрессивных сред нижние спуски, как и аппараты, должны быть защищены от коррозии. На рис. 18, б показан способ защиты нижнего спуска стального футерованного чана. Чан изнутри защищен диаба- зовой плиткой (1), уложенной в два слоя. Спускной штуцер защищен керами- ческим патрубком (2), установленным на диабазовой замазке (3) с подслоем полиизобутилена (4).

4.3. АРМАТУРА ХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Арматурой называется устройство, которое устанавливается на трубо- проводах и емкостях, и обеспечивает управление потоком (движением) рабо- чих сред.

По области применения арматуру разделяют на пароводяную, энергети- ческую, нефтяную и т.п. По материалу корпусных деталей арматура делится на чугунную, стальную, из коррозионностойкой стали, цветных металлов, а также из неметаллических материалов.

Арматура любого класса включает три основных элемента: корпус, привод и рабочий орган (запорный, регулирующий и т.д.), состоящий из седла и переме- щающегося или поворачивающегося относительно него затвора (золотника).

По конструкции корпуса арматуру подразделяют на проходную, в которой среда не меняет направления своего движения на выходе по сравнению с входом,

иугловую, в которой это направление меняется на угол до 90°.

Взависимости от способа герметизации рабочего органа в корпусе разли- чают сальниковую, сильфонную и мембранную арматуру. В первой герметич- ность обеспечивается сальником, во второй - сильфоном, а в третьей - мембра- ной. В зависимости от конструкции привода рабочего органа арматуру подразде- ляют на автоматически действующую, в которой привод осуществляется самим потоком среды, и управляемую, с ручным или механическим (электрическим, пневматическим и др.) приводом.

По функциональному назначению, арматура делится на основные классы (виды), к которым относятся следующие.

Запорная арматура предназначена для перекрытия потока среды. По количеству применяемых единиц она составляет 80 % всей арматуры. К за- порной относят и пробно-спускную, используемую для отбора проб, проверки уровня жидкости.

Регулирующая арматура предназначена для регулирования параметров среды (температуры, давления и т.д.) посредством изменения ее расхода. В со- став регулирующей арматуры входят клапаны – регуляторы давления, клапаны

– регуляторы уровня.

Предохранительная (защитная, отсечная) арматура служит для ав-

томатической защиты оборудования от аварийных изменений параметров ра- бочей среды отключением обслуживающей линии. К предохранительной арма- туре относятся предохранительные клапаны и мембраны.

43

Фазоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазы и состояния. К ней отно- сятся конденсатоотводчики, маслоотделители и т.п.

Распределительная арматура используется для распределения потока среды по определенным направлениям. Это распределительные клапаны и кра- ны.

Запорная арматура

Серийно выпускают запорную арматуру следующих типов: краны, вентили, задвижки и заслонки.

Кранами называется арматура с затвором в форме тела вращения, который может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной направлению потока.

Краны имеют простое устройство, состоят из корпуса и плотно пришли- фованной к корпусу пробки. Они имеют малые габаритные размеры, низкое гидравлическое сопротивление и простой цикл управления – поворот пробки на 90 о. Краны с ручным управлением могут устанавливаться на трубопроводе в любом рабочем положении. По типу затвора клапаны подразделяются на пробковые, конусные и шаровые, а по методу присоединения к трубопроводу

– на муфтовые, фланцевые и с патрубками под приварку к трубопроводу.

На рис. 19 изображен пробковый проходной чугунный кран. В качестве набивки сальника могут быть использованы пенька, пропитанный асбест или резина. Краны требуют применения больших крутящих моментов, тщательно- го ухода и периодической смазки. В противном случае возможно «прикипа- ние» пробки к корпусу. Направление проходного отверстия в пробке обычно указывается риской на торце квадрата пробки.

Рис. 19. Пробковый проходной кран

Вентили представляют собой запорную арматуру с затвором в виде пло- ской или конической тарелки (золотника), которая перемещается возвратно-посту- пательно вместе со шпинделем относительно седла (рис. 20). Вентили выполня- ются с ручным управлением или с электроприводом. Вентили на трубопроводе ус-

44

танавливаются так, чтобы среда в них попадала из-под золотника. Область при- менения вентилей весьма обширна.

Рис. 20. Вентиль с прямым шпинделем: 1 – сальник; 2 - ходовая гайка; 3 – шпиндель; 4 – крышка; 5 - тарелка клапана; 6 - седловина; 7 – корпус.

Вентили позволяют регулировать как расход среды, так иногда и давле- ние. Регулировка потока жидкости производится с помощью передачи «винт- гайка». Запирающей парой в вентиле является седло и клапан. Сопряжение седла с клапаном может происходить по конической или цилиндрической по- верхности. Седло и клапан тщательно притираются друг с другом.

Вентили имеют больший диаметр по сечению трубопровода, чем краны. В связи с большим гидравлическим давлением вентили применяются в основ- ном на тупиковых участках или в тех случаях, когда гидравлическое сопро- тивление арматуры не имеет существенного значения.

На рис. 20 изображен вентиль с прямым шпинделем. Шпиндель (3) и ма- ховик крепятся к корпусу вентиля (7) ходовой гайкой (2). Герметизация венти- ля осуществляется с помощью сальника (1), где в качестве уплотняющих ма- териалов применяются резина, фторопласт, латунь, паронит. К шпинделю шар- нирно прикрепляется тарелка клапана (5) (золотник).

На рис. 21 изображен угловой вентиль, который кроме функции регули- ровки расхода жидкости, изменяет направление движения среды. Он так же, как вентиль с прямым шпинделем, крепится к трубопроводу фланцами.

Для коррозийных сред применяется вентиль косой (прямоточный) (рис. 22). Эти вентили устанавливаются в горизонтальном и вертикальном положе- нии. Корпусные детали изготавливаются из сталей 12Х18Н9Т и 10Х14Г14Н4Т.

Прямоточные вентили обладают меньшим гидравлическим сопротивле- нием, чем вентиль с прямым шпинделем. Эти вентили не рекомендуется ис- пользовать для сред, содержащих взвешенные частицы.

45

зан запорный мембранный чугунный вентиль с защитным покрытием. Мем- брана (2), закрепленная на штоке (1) соединительной шпилькой (4), изготовле- на из резины и полиэтилена или фторопласта. Температура рабочей среды не должна превышать 120 оС. Запорный орган в мембранных вентилях образуется седлом в корпусе, имеющем два разделенных перемычкой окна, и упругой мембраной.

Для управления арматурой с помощью сжатого воздуха используются мембранные устройства. Для обеспечивания силового замыкания в мембран- ном приводе используют пружину и поэтому полное название привода – мем- бранно-пружинный исполнительный механизм. На рис. 24 показан мембран- ный привод для трубопроводов. Он предназначен для регулирования расхода жидкости. В верхней части жидкости имеется мембрана, закрепленная флан- цами. Мембрана соединена со штоком и находится в равновесном состоянии с силовой пружиной. При подаче на мембрану сжатого воздуха под давлением 0,2-1,0 кгс/ см2 пружина сжимается и происходит смещение штока.

Рис.24. Мембранный привод для трубопроводов.

Шток осуществляет обратную связь с регулирующим органом – венти-

лем.

Заслонками называют арматуру, в которой затвор выполнен в виде диска, поворачивающегося на оси, перпендикулярной потоку и проходящей через диа- метр диска. Их используют обычно на трубопроводах большого диаметра при ма- лом давлении среды и нежестких требованиях к герметичности запорного органа. Их устанавливают на паро- и водопроводах, на линиях транспортирования, не загрязненных осадками жидкостей, так как твердые частицы, попадая под седло, могут нарушить его герметичность.

Задвижка - это арматура, в которой затвор в виде диска или клина переме- щается вдоль уплотнительной поверхности перпендикулярно оси потока.

Задвижки применяются на больших диаметрах трубопровода и имеют малое гидравлическое сопротивление. В задвижках проход закрывается вслед- ствие перемещения плотного диска перпендикулярно движению среды. Для

47

создания плотного прилегания к седлу клапан изготовляется из двух полови- нок: тарелок или клиньев.

На рис. 25 изображена клиновая задвижка.

Рис. 25. Задвижка клиновая с выдвижным шпинделем.

Клиновой клапан имеет угол наклона 5 - 10о. Закрытие или открытие прохода осуществляется шпинделем. Но так как необходимо затратить боль- шие усилия на шток, их часто снабжают электроприводом. Уплотнительным материалом сальника служат латунные кольца.

Обратные клапаны являются самодействующим предохранительным ме- ханизмом для предотвращения обратного потока среды в трубопроводе. Они могут быть подъемными или поворотными. Клапаны срабатывают автомати- чески под действием энергии среды, транспортируемой по трубопроводу.

На рис. 26 изображены обратные клапаны, закрывающиеся за счет веса тарелки (а), и клапан – захлопка (б).

Рис. 26. Обратный клапан.

48

Обратные клапаны создают гидравлическое сопротивление в связи с не- обходимостью поддержания золотника в случае клапана - захлопки, или та- релки в открытом положении. Клапаны - захлопки несколько проще по уст- ройству, чем тарельчатые, но при работе в загрязненных средах возможно за- едание золотника. Обратные клапаны устанавливаются в таком рабочем поло- жении, чтобы при открывании тарелка или золотник двигались вверх.

Предохранительная арматура

Назначение предохранительной арматуры – предотвращение возможно- сти возникновения недопустимо высокого давления в установках и системах. Предохранительные клапаны по производительности, определяемые относи- тельно подъемом тарелок над седлом, подразделяются на мало- и полноподъ- емные.

Малоподъемным клапаном является грузовой клапан, а полноподъем- ным – пружинный клапан.

Рис. 27. Грузовой предохранительный клапан.

На рис. 27 приведен грузовой предохранительный клапан. Входной и выходной патрубки клапана разделяются седлом, на котором расположена та- релка. Клапан настраивается на рабочее давление установкой на шток соответ- ствующих грузов.

Грузовые клапаны конструктивно просты и не требуют специальной ре- гулировки, однако очень низка их пропускная способность.

Наиболее применяемый малоподъемный пружинный клапан использует- ся до давления 6 кгс/см2. Золотник клапана прижимается к седлу пружиной.

Сила сжатия пружины регулируется в зависимости от требующего давления среды ввертыванием резьбовой втулки в крышку корпуса. Сверху клапан при- крыт колпаком, предохраняющим втулку от случайных ударов. Пружинные клапаны предназначены для воды, пара и других газообразных сред до 400 оС.

49

Регулирующаяарматура

Это, прежде всего, регулирующие клапаны и вентили, смесительные кла- паны, редукционные клапаны и регуляторы уровня. В системах автоматического регулирования регулирующие клапаны управляют расходом среды в соответст- вии с поступающей командой.

Фазоразделительная арматура

Фазоразделительная арматура в основном состоит из конденсатоотвод- чиков, которые используются для отделения конденсата от пара и вывода кон- денсата. В настоящее время преимущественно используют термостатические и поплавковые конденсатоотводчики, которые бывают двух видов: с закрытым и открытым поплавком.

Рис. 28. Конденсатоотводчики:

а – отводчик с закрытым поплавком; б – отводчик с открытым поплавком.

На рис. 28, а изображена схема конденсационного горшка с закрытым поплавком. Работает он следующим образом. Конденсат с паром поступает в корпус (1), в котором вмонтирован поплавок (2). К нижней части поплавка на стержне прикреплен клапан (3), закрывающий отверстие для выхода жидко- сти. На верхней части поплавка закреплен стержень (4), который своим кон- цом входит в направляющий стакан (5). При достижении определяемого уров- ня жидкости в корпусе поплавок всплывает, выпуская часть конденсата через двойной клапан. При понижении уровня жидкости поплавок опускается, и клапан (3) закрывает отверстие.

Конденсатоотводчик с открытым поплавком (рис. 28, б) имеет следую- щий принцип действия. Конденсат через входной патрубок и продувочный вентиль поступает в корпус. Под напором жидкости открытый поплавок всплывает и закрывает выход конденсата обратным клапаном. По мере накоп- ления жидкости она доходит до верхнего уровня открытого поплавка и напол- няет его. Когда стакан будет наполнен, он опускается вниз. Жидкость под дей-

ствием давления пара по патрубку направляется через двойной и обратный клапан к выходному штуцеру. После удаления жидкости из стакана поплавка происходит закрывание обратного клапана и цикл повторяется.

50