Запорная арматура
Классификация технологических трубопроводных систем
Трубопроводные системы
Трубопроводный транспорт широко применяется на предприятиях нефтехимической, химической, нефтеперерабатывающей, нефтяной и газовой промышленности. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности стоимость трубопроводных систем составляет до 2530 % от общих затрат на технологическую установку, продолжительность их сооружения достигает 50 % от продолжительности строительства объекта. При проектировании на долю трубопроводов приходиться около 30 % всех трудозатрат От качества проектирования и сооружения трубопроводных систем в значительной степени зависят экономичность, надежность и безопасность эксплуатации технологических установок.
Технологические трубопроводные системы (ТТС) представляют собой сооружения для транспортировки жидких, газообразных, газожидкостных и содержащих твердые частицы продуктов от начального пункта-источника до конечного пункта-потребителя. В циркуляционных системах один и тот же аппарат может быть одновременно источником и потребителем.
Классификация ТТС приведена в табл. 12.1. К внутрицеховым относятся трубопроводы, соединяющие различные агрегаты и блоки установок. Межцеховые трубопроводы соединяют установки и цеха предприятия; к ним относятся также трубопроводы общезаводского хозяйства. По внезаводским трубопроводам на объект подают сырье, топливо и отводят продукты.
Таблица 13.1 - Классификация технологических трубопроводных систем
| Признаки классификации | Трубопроводные системы | |||||||||||||||||||
| Назначение трубопроводных систем | Продукто-проводы | Топлив-ные сис-темы | Системы инертного газа | Факельные системы | Линии тепло-, водо- и хладоснабжения | |||||||||||||||
| Расположение на объекте | Внутрицеховые | Межцеховые | Внезаводские | |||||||||||||||||
| Схема ТТС | Неразветв-ленные | Разветвлен-ные | Кольцевые | Комбиниро-ванные | ||||||||||||||||
| Агрегатное состояние перекачиваемой среды | Газ | Жид-кость | Пар | Газ-жид-кость | Газ-твердые частицы | Жидкость-твердые частицы | Газ-жид-кость-твердые частицы | |||||||||||||
| Свойства и параметры перекачиваемой среды | Группы: А, Б, В; категории: I, II, III, IV, V | |||||||||||||||||||
| Коррозионные свойства среды | Для неагрессивных и малоагрессивных сред | Для среднеагрессивных сред | Для высокоагрессивных сред | |||||||||||||||||
| Рабочее (условное) давление | Вакуум-ные р<0.1MПа | Безнапор-ные р=0.1MПа | Низкого давления 0,1 Мпа< <ру< <1,6 MПа | Среднего давления
1,6 Мпа 
ру
10 MПа
| Высокого давления ру< 1,6 MПа | |||||||||||||||
| Рабочая температура | Низкотемператур-ные (ниже -40 оС) | С нормальной температурой
( -40  450 оС)
| Высокотемпера-турные (выше 450 оС) | |||||||||||||||||
| Тип изоляции | Без | С тепловой изоляцией | Антикор- | |||||||||||||||||
| изоля-ции | без обогрева | с обогревающими трубами-спутниками | с обогревающими рубашками | с электрообо-гревом | розионное покрытие, гидроизо-ляция | |||||||||||||||
| Наличие регулирующего устройства | Без регулирующего устройства | С регулирующим устройством | ||||||||||||||||||
| Источник движения потока | Насос | Компрессор | Эжектор | Аппарат с избыточным давлением | Нефтяные и газовые скважины | |||||||||||||||
Продолжение таблицы 13.1.
| Характер движения потока | Стационарный | Нестационарный | |||||
| Режим движения потока | Ламинарный | Критический | Турбулентный “смешанный” “квадратичный” | ||||
| Реология жидкости | Ньютоновская жидкость | Неньютоновская жидкость | |||||
| Характер теплового процесса | Изотерми-ческий | Неизотермический адиабатный изоэнтальпийный политропный | |||||
| Способ прокладки | Надземный на опорах и эстакадах | Подземный в каналах в грунте | В помещении | ||||
| Вид нагрузки | Со статистическими нгрузками | Со статистическими и динамическими нагрузками | |||||
В зависимости от физико-химических свойств и рабочих давлений и температур перекачиваемой среды технологические трубопроводы разделяют на группы и категории (табл. 12.2), которые указывают в проекте для каждого участка трубопровода с постоянными рабочими параметрами. Трубопроводы для сред с рабочей температурой ниже - 40 оС, равной или превышающей температуру самовоспламенения, а также не совместимых с водой или кислородом воздуха при нормальных условиях, следует относить к 1 категории. Для трубопроводов группы В можно принимать более ответственную категорию, если не допускаются перерывы в подаче транспортируемых по ним сред.
Для трубопроводов водяного пара при давлении более 0,07 МПа и горячей воды при температуре свыше 115 оС группу и категорию (табл. 12.3) определяют в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации пара и горячей воды” Госгортехнадзора РФ. Эти правила не распространяются на трубопроводы 1 категории с наружным диаметром менее 76 мм.
Трубопроводы из углеродистой стали по коррозионным свойствам перекачиваемой среды подразделяют следующим образом:
- для неагрессивных и малоагрессивных сред (скорость коррозии не превышает 0,1 мм в год);
- для среднеагрессивных сред (скорость коррозии составляет от 0,1 до 0,5 мм в год);
- для высокоагрессивных сред (скорость коррозии выше 0,5 мм в год).
Трубопроводы из легированных сталей подразделяют:
- для мало- и неагрессивных сред (скорость коррозии составляет до 0,1 мм в год);
- для агрессивных сред (скорость коррозии свыше 0,1 мм в год).
Таблица 13.2 - Группы и категории трубопроводов по СН 527-80
| Груп-па | Транспортиру-емые продукты | категории трубопроводов I II III IV V Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа tраб,оС Рраб, МПа tраб, оС | ||||||||||
| А | Вредные: а) класса опасности 1 и 2 | Незави-симо | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| б) класс опасности 3 | Свы-ше 1.6 | Свы-ше 300 | До 1.6 | До 300 | - | - | - | - | - | - | ||
| Б | Взрыво- и пожароопасные: а) взрывоопасные вещества; горючие газы, в том числе сжиженные | Свы-ше 2.5 | Свы-ше 300 | До 1.6 | До 300 | - | - | - | - | - | - | |
| б) легковоспламеняющие-ся жидкости | Свы-ше 2.5 | Свы-ше 300 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 300 | До 1.6 | До 120 | - | - | - | - | ||
| в) горючие жидкости и вещества | Свы-ше 6.3 | Свы-ше 350 | Свы-ше 2.5, до 6.3 | Свы-ше 250 до 350 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 250 | До 1.6 | До 120 | - | - | ||
| В | Трудногорю-чие и негорючие | - | - | Свы-ше 6.3 | Свы-ше 350 до 450 | Свы-ше 2.5, до 6.3 | Свы-ше 250 до 350 | Свы-ше 1.6, до 2.5 | Свы-ше 120 до 250 | До 1.6 | До 120 | |
Примечания: 1. Группу и категорию следует устанавливать по параметру, которому соответствует более высокая группа или категория. 2. Класс опасности вредных веществ следует определять по ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-78, взрыво- и пожароопасность - по ГОСТ 12.1.004-76. 3. Вредные вещества класса опасности 4 следует относить: взрыво- и пожароопасные - к группе Б; негорючие - к группе В. 4. Параметры транспортируемого вещества следует принимать: рабочее давление - равным максимальному избыточному давлению, развиваемому источником давления (насосом, компрессором и т.п.), или давлению, на которое отрегулированы предохранительные устройства; рабочую температуру - равной максимальной положительной или минимальной отрицательной температуре транспортируемого вещества, установленной технологическим регламентом.
Таблица 13.3. Группы и категории трубопроводов по правилам Госгортехнадзора СССР
| Транспортируемые продукты | категории трубопроводов I II III IV Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа t раб, оС Рраб, МПа tраб, оС Рраб, МПа tраб, оС | |||||||
| Пар водяной перег- ретый при давлении и температуре: а | Неза-висимо | Свы-ше 580 | До 3.9 | От 350 до 450 | До 2.2 | От 250 до 350 | От 0.07 до 1.6 | От 115 до 250 |
| б | Неза-висимо | От 540 до 580 | От 2.2 до 3.9 | До 350 | От 1.6 до 2.2 | До 250 | - | - |
| в | Неза-висимо | От 450 до 540 | - | - | - | - | - | - |
| г | Свыше 3.9 | До 450 | - | - | - | - | - | - |
| Пар водяной насыщенный: а | - | - | - | - | - | - | От 0.07 до 1.6 | От 115 до 250 |
| в | - | - | От 3.9 до 8.0 | Свы-ше 115 | От 1.6 до 3.9 | Свы-ше 115 | - | - |
| д | Свыше 8.0 | Свыше 115 | - | - | - | - | - | - |
| Горячая вода: б | - | - | - | - | - | - | До 1.6 | Свыше 115 |
| в | - | - | От 3.9. до 8.0 | Свы-ше 115 | От 1.6 до 3.9 | Свы-ше 115 | - | - |
| д | Свыше 8.0 | Свыше 115 | - | - | - | - | - | - |
Легированные стали применяют также при температуре среды ниже - 40 и выше 450 0С и для особо чистых веществ.
Трубопроводы и их элементы по условным проходам (номинальным внутренним диаметрам, в мм) разделяют следующим образом: 3; 6; (8); 10; (13); 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; (175); 200; 250; (275); 300; (325); 350; (375); 400; (450); 500; 600; (700); 800; (900); 1000; (1100); 1200; 1400; 1500; 1600.
Изделиями с условными проходами, указанными в скобках, пользоваться не рекомендуется.
Трубопроводы и их элементы подразделяют по избыточному условному давлению (МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100.
Запорная арматура служит для перекрытия трубопроводов в целях прекращения движения среды и открытия трубопровода для возобновления течения. Эти операции должны производиться без какой-либо разборки трубопровода. В известной степени запорная арматура допускает также регулирование величины потока. Однако оно недостаточно точно. Когда же требуется изменять расход потока среды с большой точностью, применяют специальную регулирующую арматуру.
Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием внешней силы от руки, электродвигателем, соленоидом, гидро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием транспортируемой среды.
Конструкция и материал запорной арматуры зависит от величины ее прохода, давления, температуры и физико-химических свойств передаваемой среды.
а) крана; б) вентиля; в) задвижки.
Рисунок 212 -Схемы действия запарной арматуры.
По характеру работы затвора приводная запорная арматура может быть подразделена на три резко отличающихся типа ( рисунок 212). В первом случае ( рисунок 212а) затвор (пробка) установлен в корпусе арматуры перпендикулярно ее оси и имеет сквозное отверстие. Открытие и закрытие прохода осуществляется путем поворота пробки на 900. При повороте пробка не перемещается вдоль вертикальной оси корпуса. Во втором случае ( рисунок 212б) открытие и закрытие прохода осуществляется с помощью золотника, движущегося перпендикулярно продольной оси потока и открывающего и закрывающего при этом отверстие, расположенное в перегородке, которое разделяет корпус на две части - входную и выходную. У задвижки ( рисунок 212в) затвор, имеющий форму клина или выполняемый в виде двух распираемых клином дисков, движется перпендикулярно продольной оси корпуса, изменяя сечение прохода.
Каждый из перечисленных типов запорной приводной арматуры имеет свою специфическую область применения, определяющую давлением, температурой и свойствами среды.