Uzavírací armatury se objevily jako úplně první ze všech typů potrubních armatur, nebo přesněji těch výrobků, které byly na ně později přeměněny. Dlouho zůstala jediná a teprve poté, jak se vyvíjela, se objevily bezpečnostní, kontrolní, kontrolní a další typy potrubních armatur.
Dnes jsou uzavírací armatury, určené k uzavření průtoku pracovního média s určitou těsností, jedním z nejoblíbenějších typů potrubních armatur.
Uzavírací armatury pracují v cyklickém režimu „zavírání-otevírání“ pracovní dutiny potrubí nebo ve statickém režimu normálně uzavřeno/otevřeno.
Konstrukce uzavíracích armatur odpovídá řešení jejího hlavního úkolu – zajistit dvě polohy pracovního tělesa („otevřeno“ a „zavřeno“), proto nemusí být zajištěna jeho mezipoloha.
Typické uzavírací ventily zahrnují kulové ventily, šoupátka, membránové a vlnovcové ventily. Kulové kohouty jsou široce používány v různých oblastech technologie na potrubí malého průměru, včetně instalace přístrojového vybavení.
Ventily se používají na technologických a hlavních potrubích o průměru 50 až 2000 mm a více.
Instalace uzavíracích ventilů ve formě membránových ventilů je účinná, když je požadováno rychlé uzavření průtoku a vysoká cykličnost.
Vlnovcové ventily jsou spolehlivé ve ztížených provozních podmínkách, kdy jsou neakceptovatelné úniky do vnějšího prostředí, nebo je z důvodu omezeného přístupu obtížná údržba uzavíracích ventilů.
Na kombinaci funkcí potrubních armatur a správného přístupu k terminologii
Vyrábí se několik variant kombinovaných armatur, které kombinují funkce uzavíracích armatur s funkcemi jiných typů potrubních armatur.
Uzavírací a regulační ventily a uzavírací a zpětné ventily jsou tedy jakousi symbiózou uzavíracích a podle toho i regulačních a zpětných ventilů.
Zpětné uzavírací ventily plní funkce zpětných ventilů, přičemž jsou schopny násilně uzavřít nebo omezit zdvih blokovacího prvku. Příklady jeho provedení jsou zpětný uzávěr a zpětný uzávěr. Uzavírací armatury s minimální dobou odezvy, danou požadavky technologického procesu, se nazývají „uzavírací armatury“. V “GOST 24856-2014 Potrubní armatury. Termíny a definice“, použití názvu „vysokorychlostní armatury“ k jeho označení se nedoporučuje. Stejný dokument nedoporučuje nazývat drenážní armatury „odtokové armatury“. (Vypouštěcí ventily jsou uzavírací ventily určené k vypouštění pracovní kapaliny z nádrží a zásobníků potrubních systémů). Stejně jako použití slova „ventil“ v technické dokumentaci pro označení uzavíracího ventilu kvůli jeho nejednoznačnému výkladu. Což ovšem nijak neomezuje používání podstatného jména „ventil“ v běžné řeči, reklamě a médiích pro označení uzavíracích ventilů, obvykle ručně ovládaných.
Oblasti použití uzavíracích armatur
Uzavírací potrubní ventily se používají v široké škále technologií a typů zařízení. Patří mezi ně jaderná (nejen jaderná) energetika, chemický a ropný rafinérský průmysl a potrubní doprava, které mají velký ekonomický význam a z hlediska ochrany životního prostředí mimořádně odpovědné. A také letectví, kosmonautika, vakuová technika atd., které jsou na špici vědeckotechnického pokroku.Instalace uzavíracích armatur a opravy uzavíracích armatur tvoří významnou část prací v sektoru veřejných služeb, tzv. z nichž nejdůležitějšími součástmi jsou uzavírací armatury pro přívod vody, uzavírací armatury pro vytápění, uzavírací armatury plynu atd.
Uzavírací ventily potrubí, jako součást mnoha strojů, přístrojů a zařízení, významnou a často rozhodující měrou, jako například u potrubí, určují jejich nepřerušovaný provoz, přímo ovlivňují bezpečnost výrobního personálu a pomáhají minimalizovat rizika havarijních situací, ekonomických ztrát a škod na životním prostředí.
Více než jen armatury
Je nemožné přeceňovat roli, kterou hrají uzavírací ventily. Náklady na jeho rozpad mohou být velmi vysoké. Jak významný může být význam uzavíracích armatur názorně ilustruje ropný a plynárenský průmysl, ve kterém jsou uzavírací a uzavírací a regulační ventily nejdůležitějšími součástmi technologických systémů, které se používají k výrobě, dopravě, skladování a distribuovat ropu a zemní plyn. Selhé uzavírací armatury na potrubí jsou zodpovědné za pětinu všech nehod vedoucích ke ztrátám surovin. V důsledku havárií ropovodů a plynovodů v Rusku se ročně ztratí několik miliard m³ zemního plynu a přibližně milion tun ropy a ropných produktů. Bylo by však špatné svádět vinu pouze na armatury, neboť u většiny takových havárií hraje hlavní roli lidský faktor – 80 % případů ztráty těsnosti uzavíracích armatur vzniká v důsledku nevyhovující organizace jejího provozu a pouze 20 % v důsledku opotřebení nebo ztráty pevnosti.
Ať už jsou důvody neúčinného provozu uzavíracích ventilů jakékoli, škody z toho jsou obrovské a někdy, bez nadsázky, katastrofální. Nejde jen o přímé finanční náklady v důsledku samovolných úniků, ale někdy i mnohem větší nepřímé – důsledek odstavení potrubí z důvodu opravy. Koneckonců, aby se eliminovaly následky selhání uzavíracích ventilů instalovaných na lineární části hlavního potrubí, je nutné zastavit přepravu surovin, odříznout úsek s vadnými uzavíracími ventily a odvzdušnit z jeho obsahu ve značném množství. Například v důsledku mnohakilometrových vzdáleností mezi lineárními ventilovými jednotkami na plynovodech se při poruše lineárního ventilu uvolňuje plyn do atmosféry z úseku dlouhého několik desítek kilometrů. Ekonomické škody jsou ale jen částí problému. Někdy jsou větším nebezpečím škody způsobené na životním prostředí a hrozba vytvoření výbušné atmosféry.
Požadavky na uzavírací armatury: spolehlivost a těsnost
Základním požadavkem na uzavírací armatury je spolehlivost. Správné stanovení ukazatelů spolehlivosti ventilů je úkolem č. 1 při návrhu potrubních systémů.
Spolehlivost uzavíracích ventilů, stejně jako všech ostatních potrubních ventilů, je především těsnost – schopnost ventilových prvků a spojů zabránit výměně plynu nebo kapaliny mezi oddělenými dutinami. Ztráta těsnosti je hlavním projevem poruchy uzavíracího ventilu. Součásti a části armatur musí spolupůsobit tak, aby vytvářely spoje, které znemožňují pronikání médií skrz ně v jakémkoli směru, nebo je alespoň omezují na daný stupeň těsnosti.
Stupeň těsnosti je kvantitativní charakteristikou těsnosti.
Přísné požadavky na těsnost uzavíracích armatur musí být splněny v extrémně obtížných provozních podmínkách, pod vlivem široké škály zatížení, která způsobují tření, opotřebení, únavu a stárnutí. Proto je u všech typů kontrolních zkoušek armatur nutné provádět zkoušky na těsnost ve vztahu k okolí a zkoušky na těsnost armatury.
Hlavní břemeno odpovědnosti za zajištění těsnosti uzavíracích armatur leží právě na armaturách – soustavě pohyblivých a stacionárních částí, které tvoří průtočnou plochu a spojení bránící průtoku pracovního média. Vrata představují přibližně polovinu všech poruch uzavíracích ventilů, zatímco prvky tělesa tvoří ne více než 15 %.
Těsnost armatury je hlavní funkční vlastností uzavíracích armatur. Vyznačuje se schopností zabránit výměně mezi oddělenými dutinami a zajistit tak účinné a bezproblémové uzavření průtoku pracovního média bez ohledu na jeho termodynamický stav. Ventily potrubních armatur mají jednu nebo druhou třídu těsnosti.
Zajištění funkční spolehlivosti armatur je stanoveno již ve fázi návrhu, neboť jak ukazuje zkušenost, příčinou značné části poruch spojených s netěsností jsou konstrukční a technologické vady. Důvody selhání uzavíracích ventilů mohou být různé, ale častěji než jiné je to opotřebení a nedostatečná hustota kontaktu potrubních spojů; oslabení funkční spolehlivosti systému „potrubí – uzavírací armatury“.
Těsnost ventilu je zajištěna maximální konvergencí hladkých těsnících ploch lícujících v geometrii. K dosažení požadovaného výsledku je třeba vyřešit řadu složitých technických problémů. Například pro dosažení snížení drsnosti pohyblivých rozhraní povrchů uzavíracích ventilů. K tomu jsou do technologického procesu zahrnuty dokončovací operace: leštění, lapování atd. Tato strana „mince“ má ale stinnou stránku: získat povrch s nejvyšší možnou třídou čistoty nemusí být ekonomicky proveditelné a navíc kontakt homogenních, velmi čistých povrchů je často doprovázen jejich „přilepením“ – záchvat v důsledku molekulární interakce.
Dalším způsobem, jak dosáhnout vysoké těsnosti, je deformace těsnicích ploch během provozu. Díky elastickým nebo plastickým deformacím, které vznikají jako důsledek zhutňovacích sil zatěžujících konstrukci ventilu, se snižují nerovnosti na dosedacích plochách. Použití nekovových materiálů s nízkou úrovní elasticity při výrobě ventilů umožňuje tato „opravná“ zatížení snížit a tím „nepřetěžovat“ výztuž požadavky na její pevnost, hmotnost a rozměry.
Mezi opatřeními, která mají zabránit poruchám provozu uzavíracích armatur, si zaslouží zmínku nejen kvalita uzavíracích armatur, za kterou odpovídají výrobci uzavíracích armatur, ale její efektivní údržba – včasná výměna uzavíracích armatur. uzavíracích ventilů a kontroly uzavíracích ventilů.
Když mluvíme o uzavíracích ventilech, mimovolně se nabízí analogie s binárním číselným systémem. Stejně jako používá pouze dvě čísla – 0 a 1, je funkce uzavíracích ventilů omezena na dvě polohy tělesa zámku – “zavřeno” a “otevřeno”. Podobnost je i v tom, že stejně jako složitá kybernetická věda, opírající se o tak zdánlivě jednoduchý binární systém, doslova převrátila moderní svět naruby, tak uzamykací zařízení, i přes své zdánlivě mizivé schopnosti, má ve skutečnosti obrovský potenciál, který mu umožňuje obsadit tak významné místo ve světě potrubních armatur.
Výrobky uzavíracích armatur patří ke speciálnímu druhu výrobků pro potrubí, jejichž účelem je rychlá regulace průtoku pracovního média pro zajištění stanovených parametrů technologického procesu. Působení uzavíracích ventilů je zaměřeno na uzavírání, otevírání, změnu směru a rychlosti pohybu pracovního plynu/kapaliny. Dále by uzavírací armatury měly obsahovat drenážní a regulační produkty, které slouží k vypouštění médií z potrubních systémů, technologických zařízení a přívodu médií k regulačním a měřicím přístrojům.
Tvarovky tohoto typu jsou přítomny ve všech potrubích průmyslové výroby, technických zařízeních pro domovní účely (topení, plyn, vodovod, kanalizace atd.) a tvoří minimálně 80 % z celkového počtu výrobků použitých v potrubí. Nejběžnějšími typy uzavíracích prvků jsou ventily, ventily, kohouty, klapky a uzávěry.
Výběr materiálů, ze kterých jsou tyto díly vyrobeny, je v současné době poměrně široký:
- kovy (titan, hliník);
- slitiny (litina, ocel, bronz);
- polymerní a syntetické materiály, například polyvinylidenfluorid (PVDF), chlorovaný polyvinylchlorid (CPVC), polyethylen (PE), polypropylen (PP).
Při výběru uzavíracího produktu se řídí následujícími technickými vlastnostmi: průměr připojení, účel a materiál, ze kterého je vyrobeno tělo a pracovní část potrubí, rychlost uzavírání. Zvláštní požadavky: dlouhá životnost, vysoká pevnost, spolehlivost, bezpečnost, korozní odolnost materiálu vůči pracovnímu prostředí, těsnost, snadná montáž a snadná obsluha.
Je třeba poznamenat, že pracovní prostředí potrubí rychle poškozuje produkty uzavíracích armatur, dochází k otěru těsnících prvků, opotřebení, korozním procesům, proto je nutné provádět včasnou technickou kontrolu zařízení, proplachování potrubních systémů, opravy nebo výměnu produktu.
V závislosti na jejich účelu jako součásti technického objektu jsou uzavírací ventily rozděleny do kategorií:
- průmyslová (obecná průmyslová, speciální) – používá se při výrobě různých druhů činností včetně národního hospodářství;
- loď – provozovaná v daných specifických podmínkách námořní a říční dopravy;
- instalatérství – potrubní armatury pro domácnost, používané v plynových kamnech, ohřívačích vody, koupelnách, kotlích atd.;
- zakázková výroba – navržena, vyrobena a provozována v souladu s konkrétními specifikovanými technickými požadavky, např. v unikátních, experimentálních průmyslových zařízeních.
Funkce tohoto typu ventilu jsou rozsáhlé: ovládání, distribuce a směšování, bezpečnostní, ochranná, uzavírací, fázová separace.
V tomto článku budeme zvažovat typy uzavíracích ventilů, jejichž působení je zaměřeno na změnu plochy průřezu potrubí, aby se reguloval průtok média nebo aby se úplně zastavil.
Typy ventilů
Šoupátko
Hlavní rozdíl mezi touto částí je v tom, že blokovacím (regulačním) prvkem je list, kotouč nebo klín, který se může pohybovat tam a zpět ve směru kolmém na směr pohybu pracovního média. Tento typ armatur patří do průmyslové kategorie a používá se především v potrubních komunikacích bytových a komunálních služeb a průmyslové výroby. Ventily jsou rozděleny na plné a komolé, jejich konstrukce umožňuje plynule regulovat průtok a zabránit hydraulickému přetížení.
Tento typ výrobku má řadu výhod: jednoduchost konstrukce, široký rozsah provozních podmínek, krátká stavební délka, nízký hydraulický odpor, což je důležité zejména při použití v potrubí s vysokou rychlostí pracovní kapaliny. Nevýhody ventilů jsou dány jejich konstrukcí: poměrně dlouhá doba strávená uzavřením nebo otevřením ventilového prvku, opotřebení těsnících částí, obtížná údržba.
Domácí průmysl vyrábí ventily s nezatahovacím dříkem a zatahovacím vřetenem. Ventily se instalují bez ohledu na směr proudění v potrubí, protože jejich konstrukce je symetrická. Odolají provozním tlakům od 2 do 200 atmosfér, připojovací průměr se pohybuje od 8 mm do 2 m.
Ventil
Ventil jako typ uzavíracího ventilu plní regulační funkci a umožňuje měnit průtok média v potrubí, dokud se jeho přívod nezastaví. S jejich pomocí se udržuje daná úroveň tlaku v potrubí a proudy se mísí v požadovaném poměru.
Ve ventilu je pracovní prvek umístěn na vřetenu, které vykonává vratné pohyby od rotačních pohybů setrvačníku. Pohyb vřetena může být prováděn automaticky pomocí servopohonů nebo ručně.
Tyto výrobky patří do průmyslové kategorie a nejčastěji se vyskytují v domácím bydlení a komunálních službách. Nejběžnějším typem ventilu je ventil přímý, umístěný na rovných úsecích dálnic. Jednou z nevýhod tohoto typu armatur je vedle přímoproudých armatur vysoký hydraulický odpor, který omezuje jejich použití ve speciálních technických zařízeních. Výhody ventilů jsou nízká cena, dostupnost, spolehlivost, snadná oprava a údržba během provozu.
Kulový ventil
Rozdíl v konstrukci uzavíracího ventilu spočívá v jeho jednoduchosti provedení: uzavírací prvek je vyroben ve formě koule, válce a, což je poměrně vzácné, může být kónický. Ventily jsou buď s plným nebo neplným otvorem. U ventilů s plným vrtáním odpovídá průměr vrtání vždy průměru připojovacího otvoru k potrubí, u neplnorých ventilů je průměr vrtání odpovídajícím způsobem menší.
Práce se provádějí v extrémních režimech „zavírání“ a „otevírání“. Jeho hlavní funkce je zaměřena na blokování pohybu pracovního toku. Výhody, nevýhody a provozní podmínky jsou dány materiálem, ze kterého je baterie vyrobena. Například plastové kohoutky PP a PE jsou odolné vůči agresivnímu prostředí, ale podléhají destruktivnímu působení mechanických nečistot v pracovním prostředí. Nerezové baterie snesou vysoké provozní tlaky a teploty, ale z hlediska domácího použití mají značné náklady.
Ventil
Ventily (zpětné klapky) patří k ochranným potrubním armaturám, funkčně navrženým tak, aby zamezily zpětnému toku pracovního média v technologickém schématu. Průchodem pracovního média jedním směrem ventily neumožňují zpětný tok kapaliny nebo plynu.
S jejich pomocí jsou chráněna různá výrobní zařízení (čerpadla, nádrže, přístroje atd.) a poškozený úsek potrubí při únikech pracovních médií je vyloučen z celkového technologického procesu, což je v případě havárie mimořádně důležité.
Existují ventily s kulovou nebo kuželovou konstrukcí blokovacího prvku, jejichž pohyb nastává ve směru rovnoběžném s pohybem nosiče. Proud procházející pracovním okénkem ventilu přitlačí uzavírací prvek k základně zařízení, čímž se zastaví jeho pohyb v opačném směru. Zpětné ventily jsou vyráběny jak vestavěné do součástí a sestav, tak v nezávislé formě. Zpětné klapky se zpravidla montují na vodorovné rovné úseky potrubí ve směru pracovního toku.
Ventily, mající poměrně jednoduchou konstrukci, přesto zajišťují spolehlivé a těsné uzavření pracovního proudu, díky čemuž jsou široce používány pro plynná a kapalná pracovní média. Používají se v širokém rozsahu tlaků (od 5·10 -6 do 2000 atm.) a provozních teplot (od minus 200 do plus 600°C). Vhodné pro potrubní konstrukce relativně malých průměrů.
Uzávěry
Ventil je uzavírací zařízení používané k zajištění těsného utěsnění při uzavírání pracovního toku. Může pracovat v režimech „regulace“ a „překrytí“. Je to nejpohodlnější a nejjednodušší typ uzavíracího ventilu pro údržbu a provoz, má nízkou cenu a dostupnost na trhu.
Uzávěrové zařízení je navrženo tak, že blokovací prvek se otáčí kolem osy, na které je umístěn. Nejběžnějším typem tohoto zařízení s talířovým ventilem je „Butterfly“.
Polohu uzávěru lze ovládat ručně pomocí kliky a mechanicky pomocí převodovky nebo elektropohonu. Takové výhody motýlkových klapek, jako je snadná údržba, instalace a výměna těsnicích částí, malá konstrukční výška a hmotnost, stejně jako dlouhá životnost a dostupné náklady, jsou široce používány v domácích potrubích.
Domácí průmysl vyrábí širokou škálu uzavíracích potrubních ventilů, které splňují obecné i speciální požadavky, vysokou kvalitu a moderní technologie. Náklady na takové produkty se mohou značně lišit od 100 rublů. až několik desítek tisíc rublů, což je určeno materiálem, účelem, velikostí a výrobcem.
