Гидравлическое испытание трубопроводов

Предварительные испытания

Все напорные трубопроводы после монтажа проходят испытание на прочность и плотность гидравлическим или пневматическим способом. Предварительное испытание напорных трубопроводов, прокладываемых в траншеях, проводят дважды до засыпки траншей и установки гидравлической арматуры и после засыпки траншей и завершении всех работ. Проводить предварительное испытание трубопровода разрешается только после его закрепления путем подбивки пазух грунтом, присыпки труб (асбестоцементных, полиэтиленовых), установки упоров, а также других мер, предусмотренных правилами техники безопасности. Предварительное испытание стальных трубопроводов при положительных результатах контроля качества сварки и изоляции разрешается без засыпки траншеи. Сварные стыки и фланцевые соединения при испытательном давлении менее 0,6 МПа должны быть без изоляции на расстоянии 100 мм от оси стыка в каждую сторону и доступны для осмотра.

Гидравлические испытания на прочность

Прочность напорных трубопроводов проверяют внутренним давлением, которое устанавливается проектом. Если в проекте не указано испытательное давление, то его можно принять в соответствии с данными таблицы 5.3.

Таблица 5.3 —Рекомендуемое испытательное давление

Трубопровод	Испытательное давление, МПа
Стальной с рабочим давлением до 2 МПа	Рабочее +0,5, но не менее 1
То же, более 2 МПа	Рабочее с коэффициентом 1,25
Чугунный:
– со стыковыми соединениями под зачеканку с рабочим давлением до 1 МПа	Рабочее +0,5
– с равнопрочными стыковыми соединениями на резиновых уплотнителях	Рабочее +0,8, но не более нормы заводского давления
Асбестоцементные	Рабочее +0,3, но не более 0,5 заводского давления
Полиэтиленовый	Рабочее с коэффициентом 1,5

Трубопроводная арматура

Она классифицируется: по назначению — запорная, регулирующая, предохранительная, контролирующая; по принципу действия привода — приводная (например, вентили) и самодействующая (клапаны), по роду привода — ручная, механическая, электрическая, пневматическая, гидравлическая; по материалу корпуса — чугун, сталь, цветные металлы, пластмасса; по материалу рабочих органов — пластмасса, резина, латунь и т. п.; по конструкции присоединения — фланцевая, муфтовая, приварная; по давлению — низкого и высокого давления, вакуумная; по положению запорных органов — нормальная, прямоточная и угловая.

Условное обозначение гидравлической арматуры приведено в приложении 27.

Арматура подбирается по условному проходу, а также по условному, пробному и рабочему давлениям. Условное давление — давление среды, на которое рассчитан данный вид арматуры при 20 ºС. Пробное давление — наибольшее давление, при котором производилось гидравлическое испытание арматуры. Рабочее давление — давление, при котором эксплуатируется данное устройство.

Запорная арматура

Она предназначена для: выключения отдельных участков водопроводной сети, переключения движения воды по линиям, регулирования работы сети в целях создания в ней оптимальных гидравлических условий. В качестве запорной арматуры на трубопроводах, имеющих условный проход 50 мм и выше, применяются задвижки. Широкое распространение получили плоскопараллельные задвижки с выдвижным шпинделем (рисунок 5.8). В результате вращения маховика с приводной гайкой 3 шпиндель 7 совершает поступательное перемещение вдоль своей оси, так как в его верхней части имеется винтовая нарезка. При этом выступами, расположенными в нижней части шпинделя, захватываются и перемещаются два параллельных клапана 5, открывая (закрывая) проходное отверстие. Для закрытия отверстия шпиндель опускается вниз до упора. При этом распорный клин 8 прижимает клапаны к седлам, обеспечивая герметизацию. Для ее улучшения на клапанах и седлах установлены уплотняющие кольца 6 из цветного металла.

Преимуществом рассмотренных задвижек является относительная простота притирки уплотняющих колец и возможность смазки винтовой нарезки шпинделя без снятия крышки 2. В то же время для их размещения требуется большая высота.

Кроме плоскопараллельных, выпускаются клиновые задвижки, у которых клапаны расположены под углом друг к другу, образуя клин. Эти задвижки обеспечивают несколько лучшую герметичность, но сложность обработки уплотняющих колец ограничивает их применение.

Плоскопараллельные и клиновые задвижки выпускаются также с невыдвижным шпинделем.

Рисунок 5.8 — Плоскопараллельная задвижка с выдвижным шпинделем:

1 — корпус; 2 — крышка корпуса; 3 — приводная гайка; 4 — маховик; 5 — клапан параллельный; 6 — уплотняющие кольца; 7 — шпиндель; 8 — распорный клин

В отличие от вышерассмотренных у этих задвижек от маховика вращается соединенный с ним шпиндель, винтовая нарезка которого сделана в его нижней части. При вращении шпинделя вдоль его оси перемещается гайка и присоединенные к ней клапаны, в результате чего происходит открытие или закрытие задвижки.

Большим недостатком задвижек с невыдвижным шпинделем является отсутствие возможности контроля и ухода за винтовой нарезкой без снятия крышки. Их преимуществом является меньшая высота.

В качестве запорной арматуры, особенно для трубопроводов малых диаметров (< 50 мм), получили широкое применение вентили, присоединяемые к трубопроводу на резьбе (муфтовые вентили). При условном проходе от 40 до 200 мм применяются вентили, присоединяемые фланцами.

Вентили изготавливаются из латуни, чугуна и стали), и отличаются формой корпуса). Латунные вентили — муфтовые, имеющие условный проход от 15 до 50 мм, рассчитаны на давление до 1,6 МПа. Чугунные — выпускаются с проходом от 16 до 200 мм на давление до 1,6 МПа. Стальные вентили имеют условный проход от 40 до 125 мм, фланцевое соединение и рассчитаны на давление до 2,5 Mпа.

На рисунке 5.9 показан муфтовый латунный вентиль. В отличие от задвижек, вентили имеют только один клапан 4, закрывающий отверстие сверху. В качестве уплотнения используется кожа, резина, различные пластмассы и сплавы цветных металлов (латунь и др.). Металлическое уплотнение требует специальной обработки (притирки) и применяется в условиях повышенной температуры (до 225 °С) и давления (< 1,6 МПа).

Так как у вентиля клапан один, то сальниковое уплотнение шпинделя 3 будет находиться под некоторым давлением и при закрытом клапане. Поэтому вентиль при монтаже устанавливают таким образом, чтобы в закрытом положении давление, действующее на сальник,

Рисунок 5.9 — Муфтовый латунный вентиль:

1 — корпус; 2 — головка с сальниковым уплотнением; 3 — шпиндель;

4 — клапан.

Рисунок 5.10 — Кран пробковый проходной

было минимальным, то есть в соответствии со стрелкой на корпусе, которая показывает направление движения воды (от большего давления к меньшему).

Еще одной особенностью вентиля является сложный вид потока воды в нем, что приводит к возникновению больших местных сопротивлений (коэффициент гидравлического сопротивления при полностью открытом вентиле достигает 5,5), в то время, как сопротивлением полностью открытой задвижки можно пренебречь.

В качестве запорной арматуры нашли применение также пробковые краны (рисунок 5.10). Они изготавливаются из латуни и чугуна с условным проходом от 15 до 100 мм. Соединение может быть муфтовое или фланцевое. Полное открытие или закрытие крана происходит при повороте пробки на 90°. В открытом положении ось отверстия в пробке совпадает с осью трубы, а при закрытом положении — перпендикулярна к ней. На торцевой части пробки имеется риска, показывающая направление оси отверстия.

При эксплуатации необходимо учитывать, что в отличие от вентиля или задвижки кран может быть практически мгновенно закрыт. В результате в трубопроводах возникает гидравлический удар, величина которого зависит в основном от размеров трубопровода. Поэтому краны применяются там, где отсутствуют условия для возникновения ударного давления, представляющего опасность для прочности трубопроводов.

Защитная арматура

Она включает различного вида клапаны. Обратные клапаны устанавливаются на трубопроводах для обеспечения движения жидкости только в одном направлении. Клапаны по движению рабочего органа различаются на подъемные и поворотные. У подъемных клапанов клапан совершает возвратно-поступательное движение, а у поворотных — возвратно-вращательное.

Рисунок 5.11 — Клапан обратный поворотный однодисковый фланцевый

Рисунок 5.12 — Клапан обратный приемный фланцевый

Обратные поворотные клапаны (рисунок 5.11) применяются чаще всего на насосных станциях для защиты насосов от гидроудара и от опорожнения напорного бака через насос (при отсутствии приемного клапана). Клапаны обратные приемные (рисунок 5.12) устанавливаются на входе во всасывающий трубопровод центробежных насосов для заполнения водой насоса и трубопровода перед запуском. Следует отметить, что приемный клапан является самым ненадежным звеном насосной установки, поэтому необходимо постоянно контролировать его работу, а в ответственных случаях вместо клапана использовать для заливки насосов специальные вакуум-насосы, либо резервуары с необходимым запасом воды.

Предохранительные клапаны предназначены для выпуска воды в атмосферу при повышении давления в трубопроводе (например, при гидравлическом ударе) выше заданного. По конструкции предохранительные клапаны аналогичны обратным приемным. Отличие состоит в том, что предохранительный клапан дополнительно нагружен пружиной или набором грузов. Меняя натяжение пружины или груза, можно регулировать давление, при котором клапан открывается.

Контрольная арматура

К ней относятся главным образом расходомеры (счетчики), которые служат для измерения расхода воды, подаваемой насосами и расходуемой потребителями. В зависимости от конструкции рабочего органа расходомеры подразделяются на крыльчатые и турбинные. Крыльчатые расходомеры (марка ВК) выпускаются с условным проходом от 15 до 40 мм, (рисунок 5.13, а), к трубам подключаются на резьбовом соединении. Ось крыльчатого рабочего колеса расположена перпендикулярно к оси трубопровода. Вращение колеса с помощью многоступенчатого редуктора преобразуется во вращение указателей.

Турбинные расходомеры типов ВВ и ВТ (рисунок 5.13, б) выпускаются на условные проходы от 50 до 200 мм, то есть рассчитаны на измерение расходов,

а)

б)

Рисунок 5.13 — Водомеры:

а — крыльчатый; б — турбинный

больших, чем крыльчатые. Рабочим органом является турбина, ось которой расположена вдоль оси трубопровода. Турбинные расходомеры присоединяются фланцами. Крыльчатые и турбинные расходомеры устанавливаются горизонтально, направление движения воды должно соответствовать стрелке на корпусе. Давление воды не должно превышать 1МПа.

Кроме условного прохода и давления расходомеры характеризуются минимальным и максимальным расходами, которые может измерять данный расходомер при заданной точности, а также расходом, при котором потеря напора в расходомере равна 10 м. Например, для расходомера ВК-40 этот расход равен 6,3 м³/ч, (40 — условный проход в мм).