Класс герметичности запорной арматуры: как выбрать оптимальный вариант

Введение

Запорная арматура является важнейшим элементом любой трубопроводной системы, обеспечивающим надежное управление потоками жидкостей и газов на трубопроводе. Одной из ключевых характеристик запорного оборудования является класс герметичности, который определяет степень ее способности предотвращать утечки рабочей среды. Правильный выбор класса герметичности напрямую влияет на эффективность, безопасность и долговечность всей системы.

Назначение запорных устройств

Прежде чем перейти к классам герметичности, важно понять основное назначение запорного органа .Вид конструкции и варианты перекрития труб и водоснабжения на производстве. Запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды (жидкости, газа, пара) в трубопроводе и имеет два основных рабочих положения: "открыто" и "закрыто". В отличие от регулирующего оборудования, запорная арматура не предназначена для регулирования расхода среды.

Основные функции запорных устройство:

• Полное перекрытие потока рабочей среды
• Обеспечение герметичности в закрытом положении
• Минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении
• Обеспечение безопасности при эксплуатации трубопроводных систем
• Возможность проведения ремонтных и профилактических работ

Что относится к запорной арматуре

К запорной арматуре относятся различные устройства, обеспечивающие перекрытие потока рабочей среды:

1. Задвижки — устройства, в которых запирающий элемент перемещается перпендикулярно потоку среды.
2. Краны — устройства с поворотным запирающим элементом в виде цилиндра или конуса.
3. Клапаны (вентили) — устройства с запирающим элементом, перемещающимся параллельно оси потока среды.
4. Затворы дисковые (баттерфляй) — устройства с поворотным запирающим элементом в виде диска.
5. Заслонки — устройства с поворотным запирающим элементом в виде пластины.

Классификация трубопроводной арматуры

Запорная арматура классифицируется по различным параметрам:

По конструктивному исполнению:

• Задвижки (клиновые, параллельные, шиберные, дисковые)
• Краны (шаровые, конусные, пробковые)
• Клапаны (вентили)

По способу управления:

• Ручная
• Электроприводная
• Пневмоприводная
• Гидроприводная
• Электромагнитная

По материалу корпуса:

• Стальная
• Чугунная
• Латунная
• Бронзовая
• Из нержавеющей стали
• Из полимерных материалов

По присоединению к трубопроводу:

• Фланцевая
• Муфтовая (резьбовая)
• Приварная
• Цапковая
• Штуцерная

По условиям эксплуатации:

• Общепромышленная
• Для агрессивных сред
• Криогенная
• Для высоких температур
• Для высокого давления

Класс герметичности трубопроводной арматуры

Класс герметичности является одной из важнейших характеристик запорного оборудования. Он определяет максимально допустимую величину протечки рабочей среды через закрытый запирающий элемент. В Украине и странах Европы классы герметичности запорной арматуры регламентируются ДСТУ EN 12266-1:2015 и международным стандартом ISO 5208:2015 "Industrial valves - Pressure testing of metallic valves".

Классы герметичности по ISO 5208:2015:

• Класс А — отсутствие видимых протечек (абсолютная герметичность)
• Класс В — допускается протечка не более 0,01 × DN мм³/с для жидкостей
• Класс С — допускается протечка не более 0,03 × DN мм³/с для жидкостей
• Класс D — допускается протечка не более 0,1 × DN мм³/с для жидкостей
• Класс E — допускается протечка не более 0,3 × DN мм³/с для жидкостей
• Класс F — допускается протечка не более 1,0 × DN мм³/с для жидкостей

где DN — номинальный диаметр арматуры в мм.

Классы герметичности по ДСТУ EN 12266-1:2015:

• Степень A — отсутствие видимых утечек
• Степень B — незначительные визуально наблюдаемые утечки (образование капель)
• Степень C — визуально наблюдаемые утечки (непрерывное каплеобразование)
• Степень D — визуально наблюдаемые утечки (непрерывная струя)

Класс герметичности выбирается в зависимости от:

• Типа рабочей среды (жидкость, газ, пар)
• Требований безопасности
• Экономических соображений
• Технологических особенностей системы
• Экологических требований

Для систем с опасными, токсичными или дорогостоящими средами обычно выбирают арматуру с высоким классом герметичности (А или В по ISO 5208). Для менее ответственных применений могут использоваться трубопроводная арматура с классами герметичности C, D или ниже.

Виды запорной арматуры и их особенности

Задвижки

Задвижки представляют собой запорную арматуру, в которой запирающий элемент перемещается перпендикулярно потоку рабочей среды. Они широко применяются в трубопроводных системах различного назначения.

Преимущества задвижек:

• Малое гидравлическое сопротивление в открытом положении
• Возможность применения для больших диаметров
• Возможность подачи среды в любом направлении
• Относительно простая конструкция

Недостатки задвижек:

• Большая строительная длина
• Длительное время открытия/закрытия
• Необходимость большого крутящего момента при управлении

Типы задвижек:

• Клиновые (с жестким клином, с упругим клином, с составным клином)
• Параллельные (с выдвижным шпинделем, с невыдвижным шпинделем)
• Шиберные (ножевые)

Краны

Краны представляют собой запорную арматуру с поворотным запирающим элементом в форме цилиндра или конуса, имеющим сквозное отверстие для прохода среды.

Преимущества кранов:

• Быстрое открытие/закрытие (1/4 оборота)
• Малое гидравлическое сопротивление
• Компактная конструкция
• Высокая герметичность

Недостатки кранов:

• Повышенный износ уплотнительных поверхностей
• Сложность изготовления для больших диаметров
• Чувствительность к загрязнениям в рабочей среде

Типы кранов:

• Шаровые (полнопроходные, неполнопроходные, сегментные)
• Конусные
• Пробковые (смазываемые, несмазываемые)

Клапаны (вентили)

Клапаны или вентили — это запорная арматура, в которой запирающий элемент перемещается параллельно оси потоку рабочей среды.

Преимущества клапанов:

• Компактная конструкция
• Высокая герметичность
• Простота изготовления
• Надежность работы

Недостатки клапанов:

• Значительное гидравлическое сопротивление
• Необходимость приложения большого усилия для управления при высоком давлении
• Односторонняя подача среды

Типы клапанов:

• Запорные
• Обратные
• Предохранительные
• Регулирующие

Затворы дисковые (баттерфляй)

Баттерфляй представляют собой запорную арматуру с поворотным запирающим элементом в виде диска, который поворачивается вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потоку рабочей среды.

Преимущества затворов дисковых:

• Компактная конструкция
• Малая строительная длина
• Быстрое открытие/закрытие
• Небольшой вес
• Низкая стоимость

Недостатки затворов дисковых:

• Ограниченная герметичность
• Повышенный износ уплотнения
• Высокое гидравлическое сопротивление

Применение затворов баттерфляй:

• Системы вентиляции и кондиционирования
• Водопроводные системы
• Пищевая промышленность
• Системы пожаротушения
• Химическая промышленность (для перекрытия неагрессивных трубопроводов)

Виды запорно-регулирующей арматуры

Запорно-регулирующая арматура объединяет в себе функции запорной и регулирующей арматуры, что позволяет не только перекрывать поток рабочей среды, но и регулировать его расход.

Регулирующая арматура делится на такие виды:

1. Запорно-регулирующие клапаны — этот вид, обеспечивают как перекрытие потока, так и его регулирование на промышленных магистралях.
2. Регулирующие задвижки — модифицированные задвижки с возможностью регулирования потока.
3. Регулирующие шаровые краны — шаровые краны с профилированным отверстием для регулирования потока.
4. Дисковые затворы с регулирующей функцией — обеспечивающие регулирование потока за счет изменения угла поворота диска.
5. Игольчатые вентили — обеспечивают точное регулирование малых расходов.

Запорно-регулирующая арматура применяется в системах, где требуется как полное перекрытие потока, так и его регулирование, что позволяет оптимизировать количество используемой арматуры и снизить затраты на монтаж и обслуживание.

Маркировка запорной арматуры

Маркировка запорной арматуры на корпусе содержит важную информацию о ее характеристиках и условиях применения, проверки. Она обычно включает следующие элементы:

• Тип арматуры (задвижка, кран, клапан и т.д.)
• Условный проход (Ду или DN) — номинальный внутренний диаметр в мм
• Условное давление (Ру или PN) — максимальное рабочее давление в МПа или бар
• Материал корпуса (варианты материала : сталь, чугун, латунь и т.д.)
• Материал уплотнения (PTFE, NBR, EPDM и т.д.)
• Тип присоединения (фланцевое, муфтовое, приварное)
• Класс герметичности (A, B, C согласно ISO 5208)
• Рабочая температура (максимальная и минимальная)

Согласно ISO 6708 и ДСТУ EN 19:2015, маркировка должна содержать следующую обязательную информацию:

• Наименование или товарный знак производителя
• Номинальный размер (DN)
• Номинальное давление (PN)
• Материал корпуса
• Максимальная рабочая температура
• Маркировка соответствия (CE для европейских стран)

Пример маркировки по европейским стандартам: "Butterfly Valve DN100 PN16 GGG40 -20°C/+120°C ISO 5752-20", где:

• Butterfly Valve — тип арматуры (дисковый затвор)
• DN100 — условный проход 100 мм
• PN16 — условное давление 16 бар
• GGG40 — материал корпуса (высокопрочный чугун)
• -20°C/+120°C — диапазон рабочих температур
• ISO 5752-20 — стандарт, определяющий строительную длину

Понимание маркировки позволяет правильно подбирать арматуру для конкретных условий применения и обеспечивать совместимость с существующими системами.

Выбор запорной арматуры

При выборе запорной арматуры необходимо учитывать множество факторов:

1. Параметры рабочей среды:

• Тип среды (жидкость, газ, пар)
• Химический состав и агрессивность
• Температура
• Давление
• Вязкость
• Наличие твердых включений

2. Условия эксплуатации:

• Частота переключений
• Требуемая скорость открытия/закрытия
• Доступность для обслуживания
• Окружающая среда (влажность, температура, агрессивность)
• Взрывоопасность и пожароопасность

3. Технические характеристики:

• Условный проход (DN)
• Условное давление (PN)
• Класс герметичности по ISO 5208 или ДСТУ EN 12266-1
• Материал корпуса и уплотнений
• Тип присоединения
• Строительная длина
• Тип управления (ручное, электрическое, пневматическое)

4. Экономические факторы:

• Стоимость арматуры
• Стоимость монтажа
• Затраты на эксплуатацию и обслуживание
• Срок службы
• Гарантийный срок

5. Требования стандартов и нормативов:

• Украинские стандарты (ДСТУ)
• Европейские нормы (EN)
• Международные стандарты (ISO)
• Отраслевые стандарты (API, DIN)
• Требования безопасности

Для систем с высокими требованиями к герметичности (например, для транспортировки опасных или дорогостоящих сред) рекомендуется выбирать арматуру с классом герметичности А или B по ISO 5208. Для менее ответственных применений можно использовать арматуру с классами C, D или ниже.

Установка запорной арматуры

Правильная установка запорной арматуры имеет решающее значение для ее эффективной работы и долговечности. При установке необходимо соблюдать следующие правила:

1. Подготовительные работы:

• Проверка соответствия арматуры проектной документации
• Визуальный осмотр арматуры на предмет дефектов
• Проверка наличия сертификатов и паспортов
• Подготовка инструментов и материалов для монтажа

2. Общие условия к монтажу согласно ISO 5208 и ДСТУ EN 12266:

• Соблюдение направления потока (если предусмотрено конструкцией)
• Обеспечение доступа для управления и обслуживания
• Обеспечение возможности демонтажа для ремонта
• Защита от механических повреждений
• Обеспечение опор для тяжелой арматуры
• Исключение дополнительных механических нагрузок на арматуру

3. Особенности монтажа различных типов арматуры:

• Задвижки: устанавливаются на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов, шпиндель должен располагаться вертикально вверх
• Краны шаровые: могут устанавливаться в любом положении, но предпочтительно с горизонтальным расположением штока
• Клапаны : устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов, шпиндель должен располагаться вертикально вверх
• Затворы дисковые: могут устанавливаться в любом положении, но необходимо учитывать в каком направлении движится поток.

4. Способы присоединения:

• Фланцевое соединение: требует использования прокладок и болтовых соединений, затяжку болтов следует производить крест-накрест согласно требованиям ISO 7005
• Резьбовое соединение: требует использования уплотнительных материалов (ФУМ-лента, лен, анаэробные герметики)
• Приварное соединение: требует соблюдения технологии сварки и защиты уплотнительных элементов арматуры от перегрева согласно ISO 9606
• Бесфланцевое соединение: требует использования специальных крепежных элементов

5. Испытания после монтажа согласно ISO 5208 и ДСТУ EN 12266:

• Гидравлические или пневматические испытания на прочность и герметичность
• Проверка работоспособности арматуры (открытие/закрытие)
• Проверка герметичности соединений
• Проверка герметичности затвора

Правильная установка запорной арматуры обеспечивает ее надежную работу, заявленный класс герметичности и длительный срок службы.

Заключение

Выбор оптимального класса герметичности запорной арматуры является важной задачей при проектировании и эксплуатации трубопроводных систем. Правильный выбор позволяет обеспечить безопасность, эффективность и экономичность системы.

При выборе запорной арматуры необходимо учитывать множество факторов, включая параметры рабочей среды, технические характеристики, экономические факторы и требования нормативов. Для систем с высокими требованиями к герметичности рекомендуется выбирать арматуру с классами герметичности А или B по ISO 5208.

Различные типы запорной арматуры (задвижки, краны, клапаны, затворы) имеют свои преимущества и ограничения, которые следует учитывать при выборе. Кроме того, необходимо обращать внимание на маркировку арматуры, которая содержит важную информацию о ее характеристиках и условиях эксплуатации согласно международным стандартам ISO и европейским нормам EN, принятым в Украине как ДСТУ.

Правильная установка запорной арматуры имеет решающее значение для ее эффективной работы и обеспечения заявленного класса герметичности. При монтаже необходимо соблюдать требования производителя и нормативных документов.

В конечном итоге, правильный выбор класса герметичности и типа запорной арматуры, а также ее корректная установка и эксплуатация позволяют создать надежную и эффективную трубопроводную систему, отвечающую всем требованиям безопасности и экономичности.