Запірна арматура: що таке, для чого призначена, як вибрати

Трубопровідні системи складаються з великої кількості елементів. Одним із їх основних компонентів виступає запірна арматура. Це спеціальні пристрої призначені для регулювання потоку робочого середовища – газу, рідини, сипких речовин. Без якісної запірної арматури неможлива стабільна робота жодного трубопроводу.

Влаштування запірної арматури

Конструкція запірної арматури досить проста. Всі подібні пристрої мають закритий корпус із двома або більше патрубками, за допомогою яких вони приєднуються до інших частин трубопровідної магістралі. Усередині корпусу знаходиться запірний вузол, що складається з сідла та запірного механізму, що дозволяє повністю ізолювати одну частину трубопроводу від іншої.

Запірну арматуру використовують для вирішення багатьох завдань:

  • безпека – запобігає аваріям та розливу в умовах високого тиску, підвищених температур та агресивної хімії;

  • регулювання – дозволяє керувати обсягом та швидкістю потоку робочого середовища;

  • ізолювання – ізолює пошкоджену ділянку трубопроводу без необхідності перекривати всю магістраль повністю;

  • економія – запобігає втратам сировини та знижує енергетичні витрати.

Крім того, арматура виконує розподільно-змішувальну функцію, перемішуючи або розподіляючи робочі середовища. Також вона дозволяє відокремити кілька речовин одна від одної.

Які є різновиди запірної арматури

Запірна арматура класифікується за багатьма параметрами: по конструкції, призначенню, типу замикаючого механізму та приводу. Розглянемо кожен із різновидів окремо.

За сферою використання

Враховуючи сферу застосування, запірна арматура ділиться на такі групи:

  • загального призначення – зустрічається у системах водо- та газопостачання, міських мережах;

  • спеціальні пристрої – застосовні у важких умовах експлуатації, наприклад, для транспортування під високим тиском, при підвищених температурах, для перекачування радіоактивних, токсичних та будь-яких інших агресивних речовин;

  • сантехнічна – застосовна в домашніх водопровідних та каналізаційних системах, монтується в побутовій сантехніці, відрізняється простотою конструкції та доступністю;

  • морська – встановлюється на суднах різного призначення, стійка до дії морської води, несприйнятлива до вібрацій.

Також є унікальна замикаюча арматура. Виготовляється за спецзамовленням для випробувальних промислових установок. Має певний набір характеристик, які підходять під конкретні умови використання.

За видом з’єднання

Якщо враховувати тип з’єднання, запірну арматуру поділяють на чотири категорії:

  • фланцеві;

  • муфтові;

  • штуцерні;

  • цапкові.

Фланцеві запірні елементи здатні витримувати осьові навантаження, зберігати герметичність при високому тиску, а також легко монтувати їх. Для забезпечення щільності фланцевих стиків застосовують прокладки, найчастіше гумові.

У багатьох трубопровідних системах використання фланцевої запірно-регулюючої арматури є обов’язковою умовою, оскільки вона дозволяє забезпечити доступ для чищення і технічного обслуговування магістралі.

Муфтова арматура має на кінцях патрубки у вигляді шестигранника з внутрішнім різьбленням. Для її з’єднання не потрібне додаткове кріплення. У процесі виготовлення використовують чавун, сталь та сплави кольорових металів. Ущільнювачі випускають із лляного волокна, плівки ФУМ та інших матеріалів, стійких до дії рідин та газів. Підходить для труб середнього та малого діаметрів.

Штуцерне з’єднання представлене у вигляді штуцерів, що мають зовнішнє трубне різьблення. Штуцери розташовані на кінцях арматури та приєднуються до трубопроводів за допомогою накидних гайок. Найчастіше штуцерне з’єднання використовують у запірній арматурі малого діаметра.

Головною відмінністю цапкової арматури є наявність приєднувальних патрубків із зовнішнім різьбленням і буртиком. Використовується в трубопроводах високого тиску, що забезпечує хорошу герметичність з’єднання. Такий тип пристроїв виготовляється з гайками або ніпелями.

Також арматура може з’єднуватися із трубопроводом за допомогою зварювання. Такий тип з’єднання забезпечує більшу надійність і герметичність магістралі, тому запобігають навіть найменшим протіканням. Проте зварювання має недолік – після встановлення демонтувати арматура буде досить непросто.

За типом запірного елемента

У трубопровідній арматурі використовується кілька типів запірних елементів. Враховуючи їх конструкцію, пристрої діляться на чотири різновиди:

  1. Кульові. Запірним елементом виступає куля з отвором усередині та сідлом, що щільно прилягає до кулі. Коли шар повертається на 90 градусів, отвір збігається з просвітом труби, середовище вільно тече. При наступному повороті на 90 градусів шар повністю перекриває струм. Кульова арматура підходить для різних робочих середовищ, таких як вода, газ, нафту і т.д. Вона є одним із найпоширеніших типів запірної арматури. Вважається простим в експлуатації, надійним і довговічним.

  2. Клиноподібні. Засувка тут виконана у вигляді клина – плоского прямокутного щита, що звужується у нижній частині. Він рухається перпендикулярно до потоку і, входячи в сідло, повністю перекриває просвіт трубопроводу. Головна перевага клиноподібної арматури – ефективний поділ речовин та герметичне перекриття.

  3. Ножові. Шиберна засувка з ножовим затвором призначена для припинення руху робочого середовища всередині трубопроводу. Ніж затвора має ріжучі властивості, що дозволяє йому легко перекривати прохідний переріз, по якому рухаються, наприклад, стічні води, буровий розчин, паперова маса або зерно.

  4. Дискові. Дисковий поворотний затвор є різновидом неповнопрохідних трубопровідних елементів, що обмежують рух рідини усередині труби. Диск обертається навколо осі, розташованої під прямим кутом до труби. Основне призначення дискових затворів полягає у запірній функції.

Запірний елемент, як правило, може бути в трьох положеннях: повністю відкритому, повністю закритому або в проміжному стані. В останньому випадку трубопроводом рухається тільки частина робочої речовини.

За системою управління

Управління запірною арматурою здійснюється декількома способами. У кожному їх використовується той чи інший тип приводу. Залежно від цього пристрою поділяють на три ключові групи:

  • ручні – управління здійснюється вручну за допомогою маховика або рукоятки, до яких доводиться докладати фізичну силу, що не завжди зручно, наприклад, якщо масивна арматура або працює під дуже великим тиском;

  • електричні – за рахунок електроприводу рух засувки всередині арматури здійснюється за допомогою команди диспетчера або автоматики після надходження електричного сигналу;

  • пневматичні – рухається запірний механізм завдяки подачі стисненого газу, який надходить в один із двох вхідних патрубків.

У всіх сучасних системах, крім ручних, передбачена можливість керувати замикаючим механізмом дистанційно. Це куди зручніше та безпечніше.

Основні сфери застосування

Запірна арматура знайшла широке застосування у багатьох областях. Без неї не обходяться такі сфери, як:

  • водопостачання та каналізація – встановлюється в трубопроводи, якими йде питна вода або стічні води;

  • енергетика – монтується в системах перекачування рідини, газу або пари, що використовуються для генерації електроенергії;

  • нафтохімічна галузь – регулює потік нафтопродуктів, різних хімічних складів, включаючи агресивні речовини, а також забезпечує безпеку технологічного процесу;

  • побут – системи, що використовуються в побутових умовах, наприклад, радіатори опалення, тепла підлога, системи кондиціювання, не обходяться без запірної арматури.

Також запірна арматура виступає ключовим елементом трубопроводів, що використовуються у харчовій, фармацевтичній та целюлозно-паперовій промисловостях.

Часто використовувані варіанти 

У промисловості та побуті зустрічаються різноманітні типи запірної арматури. Але є кілька варіантів, які застосовуються найчастіше. Розглянемо кожну їх.

Засувки

У засувках використовується замикаючий елемент клиноподібної або ножової форми. Ставляться зазвичай на трубопроводи круглого перерізу. Зустрічаються найчастіше в системах водопостачання та промислових гідравлічних установках. Відрізняються мінімальним гідравлічним опором та відмінно підходять для магістралей високого тиску.

Крани

Крани застосовуються в системах кондиціонування та трубопроводах, включаючи ті, що транспортують воду чи газ. Їх конструкція характеризується компактністю та низьким опором, що забезпечує високу ефективність та дозволяє використовувати їх навіть у магістралях великого діаметру. Розмір крана, який вибирається для установки, визначається відповідно до діаметра основної труби. Найбільшою популярністю користуються кульовий кран.

Клапани

В основі конструкції лежать корпус, шпиндель, бугельний вузол та золотник. Замикаючий елемент рухається тут паралельно потоку речовини. Клапани часто використовуються в системах із ручним керуванням для регулювання витрати робочого середовища. Монтуються в труби щодо невеликого діаметру та працюють в умовах високих та низьких температур, підвищеного тиску, вакууму та корозійних середовищ. На відміну від крана, клапан має складнішу конструкцію і менш надійний в експлуатації. Крім того, у ньому відбуваються втрати напору, а потік може рухатися лише в одному напрямку.

Затвори

Найчастіше застосовуються в системах вентиляції, де не потрібний високий ступінь герметичності, а тиск робочого середовища не дуже великий. Вони підходять для трубопроводів великого діаметра, але не підходять для водопровідних систем, оскільки не витримують великих навантажень і пропускають рідину. Відрізняються простою конструкцією, малою вагою та доступністю в плані ціни. Залежно від кількості використовуваних дисків, існують одинарні та багатостулкові затвори.

Основні місця встановлення

Запірна арматура встановлюється:

  • на вході чи виході;

  • у місцях розгалуження;

  • на ділянках, де магістраль змінює напрямок;

  • на ємностях.

Також їх монтують на насосному устаткуванні та компресорах. Все це далеко не єдині ділянки, де можливе встановлення запірної арматури. Місця встановлення залежать від особливостей системи та проекту трубопровідної магістралі.

Як вибрати запірну арматуру

При виборі слід врахувати чотири основні нюанси. 

  1. Внутрішній переріз трубопроводу. Воно повинно збігатися з діаметром арматури, інакше її просто не підключити. 

  2. Робочий тиск середовища, щоб пристрій витримував навантаження. 

  3. Параметри самого пристрою, тобто його розміри, вага та інші характеристики. 

  4. Тип речовини, що рухається трубами. Якщо це агресивне середовище, то арматуру краще вибирати із міцних та корозійно-стійких матеріалів.

Замість ув’язнення

Незважаючи на простоту деяких моделей, від якості запірної арматури залежить працездатність усієї системи, безпека техніки та людей. Тому до її вибору варто підходити максимально ретельно.