• Главная
  • СВМ
  • Путевая арматура трубопроводов судовых систем

Путевая арматура трубопроводов судовых систем

Путевая арматура трубопроводов судовых систем

Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на ее трубопроводах размещают арматуру, с помощью которой осуществляют пуск судовой системы в действие, включают и выключают отдельные участки трубопроводов, изменяют режим работы системы, регулируют давление среды, протекающей в трубопроводах, и т. п.

Классификация арматуры может быть проведена по различным признакам.

Наибольшее распространение получила классификация по назначению. В этом случае арматуру судовых систем подразделяют на следующие основные типы:

  • запорно-переключающая: клапаны, задвижки (клинкеты), краны, клапанные коробки;
  • предохранительная: предохранительные клапаны, приемные сетки, фильтры;
  • арматура, пропускающая среду только в одном направлении: невозвратные и невозвратно-запорные клапаны, захлопки;
  • регулирующая: редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы;
  • специальная: кингстоны, пожарные рожки (краны), донные клинкеты и др.

По способу изготовления арматура бывает литая, сварная и штампованная.

Арматуру судовых систем выполняют из чугуна, стали и цветных сплавов (бронзы различных марок, латуни). Для арматуры, работающей в морской воде, широко применяют алюминиево-марганцовистую бронзу марки АМц 9-2.

Отдельные детали (тарелку, седло) стальной и чугунной арматуры целесообразно изготовлять из цветных сплавов.

Начали использовать и пластмассовую арматуру, которая значительно легче металлической и может работать в агрессивных средах.

В зависимости от типа соединений с трубами арматура разделяется на фланцевую, штуцерную, муфтовую и с присоединением под дюрит.

Различают также арматуру, действующую автоматически (не возвратные, предохранительные и редукционные клапаны) и при водную, которая выпускается с ручными и механизированными приводами.

Ниже приводятся некоторые примеры конструкций типовой арматуры судовых систем.

Специальная арматура рассматривается совместно с системами, в которых она применяется.

Фитинговые соединения

Для соединения водогазопроводных труб на резьбе применяют фитинги (угольники, муфты, тройники, четверники) из стали или ковкого чугуна.

Фитинговые соединения труб с помощью резьбовой муфты и угольника, с внутренней резьбой на обоих концах, показаны на рис. 1.1.

Фитинговые соединения труб

При муфтовом соединении (рис. 1.1, а) на конце одной трубы нарезается удлиненная резьба (сгон), на которой могут поместиться муфта и контргайка, на конце другой трубы — резьба длиной, равной примерно половине длины муфты. Трубы соединяют путем свинчивания муфты со сгона на другой конец трубы до конца (сбега) резьбы. Для обеспечения необходимого уплотнения в резьбе подматывают паклю или лен на сурике или белилах и поджимают контргайку.

Соединение с помощью угольника (рис. 1.1, б) осуществляется путем завертывания его на концы труб, предварительно смазанные суриком, с применением подвивки льняного волокна, пропитанного суриком.

Для фитинговых соединений применяется круглая и цилиндрическая резьба.

Фитинговые соединения допускаются для трубопроводов диаметром Dу 50 при давлении р < 5 кгс/см2.

Дюритовые соединения

Конструктивно такие соединения состоят из эластичной муфты, выполняемой из резино-тканевого материала, и обжимных металлических хомутиков (рис. 1.2). В качестве муфты может быть использован, например, отрезок резино-тканевого шланга.

К существенному недостатку дюритовых соединений следует отнести непродолжительный срок их службы (два-три года).

Речной Регистр разрешает применять дюритовые соединения только в виде патрубков, соединяющих трубопроводы с двигателями и механизмами, установленными на амортизаторах.

Дюритовое соединение труб

Фланцы на отбортованной стальной трубе для ру до 10 бар и Dy от 20 до 150 мм (при ру = 6 кгс/см2 допускается Dy до 350 мм);

Фланцы на отбортованной трубе из алюминиевых сплавов для ру 6 и 10 бар и для Dy соответственно 20-100 мм и 20-50 мм;

Фланцы на отбортованной медной трубе для ру до 10 кгс/см2 и Dy от 20 до 150 мм (при ру = 6 бар допускается Dy до 350 мм). Для стальных и медных труб фланцы изготовляют из стали, а для труб из алюминиевых сплавов — из алюминиевого сплава АМг5В.

Штуцерно-торцовые соединения

Штуцерно-торцовые соединения используют в трубопроводах с малыми условными проходами (Dy 3-32) при давлениях до 100 бар. Конструктивное устройство таких соединений показано на рис. 1.3. Необходимая плотность их обеспечивается с помощью прокладки 3, зажимаемой накидной гайкой 4 между штуцером 1 и ниппелем 2.

Материалом штуцерно-торцовых соединений для пресной воды, воздуха, пара, нефти и нефтепродуктов служит углеродистая сталь. Для морской воды соединения выполняют из бронзы или латуни.

Прокладки для штуцерно-торцовых соединений изготовляют из паронита. Перед установкой их покрывают слоем графита.

Фланцы можно также крепить к трубе с помощью резьбы.

В этом случае фланец, имеющий внутреннюю нарезку, навертывается на нарезанный конец трубы. Такие фланцы применяют для трубопроводов, выполняемых из водогазопроводных труб.

Для соединения полиэтиленовых труб используют свободные фланцы из текстолита или винипласта.

Штуцерно-торцовое соединение труб

Чтобы обеспечить плотность соединения, между соприкасающимися поверхностями металлических фланцев устанавливают прокладку (рис. 1.3) на самих поверхностях делают круговые проточки (две-три) глубиной не более 1 мм. Качество уплотнения фланцев зависит от их пригонки, материала прокладок, правильности сборки и от равномерности обжатия. Материал прокладок выбирают в зависимости от рода и параметров протекающей по трубопроводу среды.

Для водопроводов при температуре воды до 30-50°С обычно применяют прокладки из резины, прессшпана и прокладочного картона. Если вода питьевая, то прокладки выполняют из очищенной (пищевой) резины. В водопроводах горячей воды используют прокладки из теплостойкой резины или паронита. Прокладки для паропроводов изготовляют из паронита. Такие же прокладки применяют в воздухопроводах при давлении воздуха до 50 кгс/см2. В нефтепроводах получили распространение прокладки из прессшпана, нефтестойкой резины, пластиката хлорвинилового специального. Если транспортируемой средой является углекислота, то прокладки делают из фибры КГФ или из меди. В трубопроводах, по которым протекает фреон, ставят медные прокладки.

Фасонные части трубопроводов

Для присоединения ответвлений трубопроводов служат фасонные части: колена, тройники, крестовины и др. Их изготовляют сварными или литыми. Чтобы обеспечить водонепроницаемость судовых конструкций, в местах прохода через них труб устанавливают переборочные стаканы и приварыши.

Типовые конструкции фасонных частей показаны на рис. 1.4.

Фасонные части трубопроводов

Переборочный стакан (рис. 1.4, г) крепится к приварышу 2 средним фланцем 1, а для того чтобы концевой фланец 3 прошел через переборку, в последней делается отверстие диаметром несколько большим, чем его диаметр.

С помощью приварыша не только крепят переборочные стаканы, но и непосредственно соединяют трубы и арматуру со стенками цистерн и других конструкций.

Кроме фасонных частей, в трубопроводах применяют компенсаторы, служащие для восприятия температурных удлинений или возможных смещений труб, вызываемых деформацией судовых конструкций.

Компенсаторы, как самостоятельные детали, монтируют только в трубопроводах больших диаметров и длины. В большинстве же систем в качестве их используют изогнутые участки труб (самокомпенсаторы).

К элементам судовых конструкций трубы крепятся с помощью подвесок и опор (кронштейнов) из полосовой или профильной стали, охватывающих одну или несколько близко расположенных труб.

Запорно-переключающая арматура

С помощью запорно-переключающей арматуры производят включения, отключения и переключения трубопроводов и механизмов систем (рис. 1.5).

Клапаны (рис 1.5, а) относятся к наиболее распространенной судовой запорной арматуре. Запор в них осуществляется тарелкой 9, прижимаемой шпинделем 5 к уплотнительным поверхностям 10 и 11 в тарелке и корпусе 1 клапана. При вращении маховика 3 шпиндель, благодаря нарезке на его наружной поверхности и неподвижной втулке 4 с внутренней нарезкой, перемещается относительно корпуса клапана и поднимает или опускает тарелку. Чтобы обеспечить герметичность, в месте прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана установлен сальник, состоящий из нажимной втулки 6, набивки 7 и опорного кольца 8.

Для контроля за положением тарелки в корпусе клапана имеется указатель хода, перемещающийся между рисками О и З, которые соответствуют полному открытию или закрытию клапана.

С целью образования уплотнительных поверхностей у клапанов из углеродистой стали производят наплавку специальными сталями (например, 2X13) или в тарелку и корпус вставляют кольца из бронзы или нержавеющей стали.

У стального клапана (см. рис. 1.5, а) уплотнительные поверхности выполнены наплавкой.

У чугунных клапанов тарелку часто изготовляют из бронзы. Уплотнительную поверхность в корпусе клапана (седло) выполняют в виде бронзового вставного кольца. Тарелки из бронзы находят применение и в стальных клапанах.

Клапаны всегда ставят на трубопроводах таким образом, что бы внутреннее давление жидкости s последних приходилось под тарелку клапана. В этом случае обеспечивается герметичность сальника при закрытом клапане.

По направлению движения потока жидкости клапаны разделяют на проходные (см. рис. 1.5, а) и угловые. В проходных клапанах направление движения потока жидкости до и после них не изменяется, в угловых же за клапаном оно изменяется на 90° по отношению направления движения потока жидкости перед клапаном.

Угловые клапаны оказывают большее сопротивление протеканию жидкости, чем проходные.

Проходные клапаны

На рис. 1.6 показана конструкция запорно-проходного клапана.

Седло и тарелка клапана покрыты 1 стеллитом, что обеспечивает их поверхностям большую износоустойчивость. В некоторых конструкциях седло выполняют сменным: оно ввинчивается в корпус клапана или устанавливается в нем с натягом и крепится потайными винтами. Седло клапана выполняют плоским, но чаще коническим с углом скоса 45°. Резьба шпинделя треугольной или прямоугольной формы может находиться ниже или выше уплотнительного сальника. В последнем случае в съемной крышке или в отлитой заодно с корпусом скобе выполняют резьбу или устанавливают резьбовую втулку.

Запорный вентиль (а) и элемент конструкции невозвратно-запорного
клапана (б)

Соединение штока с тарелкой клапана производится, как показано на рис. 1.6 при помощи буртика на конце штока и стопорной гайки. В ряде конструкций буртик на конце штока вводится сбоку в подковообразную

канавку диска клапана. Для предотвращения утечки вдоль штока в корпусе или крышке клапана предусмотрена камера, заполняемая набивочным материалом и закрываемая нажимной втулкой. Клапан называют угловым, если поток в нем меняет направление под некоторым углом. К угловым относятся, например, клапаны всасывающих труб трюмов или клапаны на боковой поверхности баллона. Поток направляется из подклапанной полости в надклапанную, так что сальниковое устройство всегда помещается в полости с меньшим давлением.

Задвижки имеют затвор в виде клина или шибера. В судовой практике наибольшее распространение получили задвижки с клиновидным диском (см. рис. (1.5, б) называемый обычно клинкетом. Проход в клинкете закрывается клином 2, который прижимается к уплотнительным поверхностям, сделанным в корпусе клинкета 1. Поднимается и опускается клин с помощью ходовой гайки 3 и шпинделя 4, приводимого во вращение рукояткой 10. При вращении ходовой гайки получает поступательное движение вверх или вниз, увлекая за собой клин. В верхнем положении клин размещается в нише 11 образуемой корпусом и крышкой 5 клинкета. Герметичность места прохода шпинделя через крышку корпуса клинкета обеспечивается сальником, состоящим, как и у клапана (см. рис. 1.5, а) из опорного кольца 6, набивки 7 и втулки 8.

Устройство крана

На рис. 1.7 показано устройство крана. Кран относится к такой запорно-переключающей арматуре, в корпусе которой есть пробка с одной или несколькими прорезями различной формы. Такой кран перекрывает трубопровод с помощью конусной пробки 7. установленной в корпусе 1 и поворачивается рукояткой 3. для прохода жидкости в пробке и корпусе крана сделаны отверстия 6. В целях обеспечения герметичности пробка плотно притирается к корпусу крана. Последний имеет сальник, состоящий из втулки 2, набивки, 4 и опорного кольца 5.

По конструктивному выполнению краны делят на проходные, трехходовые и манипуляторы.

Устройство клапанов с пропуском жидкой среды в одном направлении

Если шток клапана не соединяется с диском, а лишь ограничивает его подъем, то такой клапан называют невозвратно-запорным (рис. 1.9, б). У диска в качестве направляющих могут быть ребра или штырь в нижней части диска, или поршень, как это показано на рис. 1.8. Такие клапаны устанавливают на всасывающих трубах трюмов, чтобы откачиваемая из трюма вода не попадала обратно в трюм в случае, если по чьей-то небрежности клапан осушения трюма останется открытым. Невозвратно-запорными выполняются также питательный и стопорный клапаны парового котла. Наибольший ход клапана не должен превышать 1/4 диаметра проходного сечения трубы. На рис. 1.8 показана конструкция бесшточного невозвратного клапана.

Невозвратный запорный клапан

Невозвратный клапан (рис. 1.9,а) не имеет шпинделя и работает автоматически, пропуская среду в одном направлении — под тарелку. Основными деталями его являются корпус 1, крышка 2 и тарелка 3 с направляющим стаканчиком. Поступающая под тарелку жидкость своим давлением поднимает ее и проходит в трубопровод над клапаном. При движении жидкости в обратном направлении клапан закрывается под действием ее давления на тарелку и собственного веса последней.

Невозвратная арматура: а – невозвратный клапан;б – невозвратно-запорный клапан; в – захлопка

Быстрозапорные клапаны

Устанавливаются на топливных расходных цистернах, на топливных системах главного двигателя. В случае опасности, например при пожаре, их можно моментально закрыть из мест, находящихся вне машинного отделения.

На рис. 1.10 показан клапан подобной конструкции с механическим приводом (тросом).

На рис. 1.11 показана конструкция клапана, управляемого гидравлически.

Быстрозапорный клапан

Быстрозапорный клапан типа «Инстантер» с параллельной задвижкой
и гидравлическим масляным приводом

Предохранительные клапана

С целью предотвращения повышения давления в трубопроводе сверх нормального в отдельных системах устанавливаются предохранительные клапаны.

На рис. 1.12 и на рис. 1.13 показаны конструкции предохранительных клапанов

Предохранительный клапан

Исполнительные механизмы клапанов

Существует множество исполнительных механизмов для управления открытием и закрытием клапанов, клинкетных задвижек и дроссельных заслонок. В некоторых случаях для вращения резьбового штока используют электродвигатель с конечными выключателями, но чаще применяют гидравлический или пневматический привод. В этих приводах поршень движется поступательно и перемещает штоки клапанов и клинкетных задвижек. В клапанах при посадке диска на седло осуществляется небольшой поворот для очистки седла. В дроссельных заслонках для преобразования поступательного движения штока в поворот заслонки на 90° применяют палец, скользящий в спиральном пазе. (см рис. 1.14 и 1.15).

Клапан с исполнительным механизмом

1 – тарелка; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – шток; 4 – поршень; 5 – маховик; 5 – шпиндель; 7 – воздушный штуцер: 8 – цилиндр; 9 – пружина

Дистанционно-управляемая арматура

Конденсационные горшки

Конденсационный горшок представляет собой клапан особой конструкции, который при прохождении пароводяной смеси отделяет и задерживает пар, а конденсат пропускает.

Механический конденсационный горшок с шаровым (а) и свободно плавающим (б) поплавками

Он работает автоматически и включается в дренажные трубы. Существуют три типа конденсационных горшков: механические, термостатические и термодинамические. Кроме того, применяются вакуумные конденсационные горшки насосного типа.

Механические конденсационные горшки. В механических конденсационных горшках (рис. 1.18) для отделения пара и воздуха служит игольчатый клапан, управляемый от поплавка.

Термостатические конденсационные горшки. В термостатических горшках клапан приводится в действие либо вследствие расширения заполненного маслом элемента, либо под воздействием биметаллической полосы, либо от сильфона. Конденсационный горшок с заполненным маслом элементом показан на рис. 1.19, а. С повышением температуры элемент А расширяется и закрывает клапан D. С помощью регулировочного винта Е устанавливается температура, при которой происходит выпуск конденсата. Понятно, что при разных значениях давления горшок будет работать в различных режимах. В одном случае он заполняется конденсатом, в другом — пропускает пар.

В конденсационных горшках сильфонного типа (рис. 1.19, в) сильфон заполняется жидкостью, которая закипает при температуре, меньшей температуры кипения воды. Здесь осуществляется самокомпенсация по рабочему давлению. Горшки этого типа выходят из строя при гидравлических ударах и разрушаются под воздействием перегретого пара.

На рис. 1.19, б показан конденсационный горшок с биметаллической пластиной. При повышении температуры пластина изгибается так, что закрывает клапан. Горшок способен работать при определенном диапазоне давлений без подрегулировки, а также в условиях перегретого пара. Кроме того, вибрация и гидравлические удары не вызывают в нем повреждений.

Конденсационные горшки: а – термостатический с масляным элемен-
том; б – с биметаллической пластиной; в— сильфонного типа

Термодинамические конденсационные горшки. В горшках этого типа управление клапаном, представляющим собой простой металлический диск, производится давлением пара. Последовательность работы клапана показана на рис. 1.20. Под действием давления диск А поднимается над кольцами седла клапана С, пропуская воздух и конденсат к выходному отверстию В (I). Поскольку конденсат имеет температуру, близкую к температуре кипения, он вскипает в отверстии клапану, и образуется пар. Это приводит к тому, что направленная от центра радиальная скорость потока, проходящего под диском, резко возрастает. Динамическое давление на этом участке увеличивается, а статическое уменьшается. Диск клапана садится на седло. Правда, одной лишь этой причины для посадки диска было бы недостаточно. Дело еще в том, что пар имеет возможность, огибая края диска, попадать в камеру D (II) и создавать там давление. Когда давление пара в камере D, действующее на полную площадь диска, превысит давление поступающей пароконденсатной смеси, действующее на гораздо меньшей площади, диск резко сядет на седло (III). Резкость посадки имеет важное значение, так как при этом исключается затягивание процесса посадки и повреждение седла, посадка производится плотно и не происходит утечки. Давление поступающей смеси через определенное время превысит давление в камере, и диск поднимется, начав новый цикл работы (IV).

Принцип действия термодинамического конденсационного горшка

Время цикла зависит от давления пара и температуры окружающего воздуха. На практике клапан остается открытым в течение 15-25 с. Время открытия клапана зависит от количества образующегося конденсата. Если конденсат не образуется, диск захлопывается сразу. Поскольку конденсатный горшок закрывается не более чем ни 15-25 с, конденсат может удаляться по мере его образования.

Автоматический насосный, или вакуумный, конденсационный горшок

Вакуумные конденсационные горшки (насосного типа). Работа дренажной системы может быть более эффективной, если в ней установить автоматические насосы, известные под названием вакуумных конденсационных горшков. При установке таких насосов конденсат спускается в расположенные поблизости емкости и перекачивается по мере необходимости в машинное отделение. Дренажные воды машинного отделения не будут встречать большого сопротивления, так как они сливаются в низкорасположенный теплый ящик, а затем перекачиваются в находящуюся выше цистерну питательной воды котла. В этом случае насосы подают из цистерны питательной воды теплую воду, что способствует повышению общего КПД установки. Типовой насосный конденсационный горшок показан на рис. 1.19.

Когда горшок пуст, то выпускной клапан С открыт, а паровпускной клапан D закрыт. Под воздействием воды, поступающей в горшок через невозвратный клапан Л, поплавок Е поднимается, сжимая пружину Н и развивая при этом силу, которая отрывает шпиндель J от магнита G, за счет чего выпускной клапан закрывается, а паровпускной клапан D через рычаг открывается. При поступлении пара вода вытесняется из горшка через невозвратный клапан В. С понижением уровня воды поплавок опускается вниз и через поясок F нажимает на шпиндель У.

Запорно-проходные клапана

Запорно-проходные клапана-1

Запорно-проходные клапана-2

Конструкции пробок

Конструкции пробок

Литература

Вспомогательные механизмы и судовые системы. Э. В. КОРНИЛОВ, П. В. БОЙКО, Э. И. ГОЛОФАСТОВ (2009)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Метки: СВМ, Арматура

Для того, чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.