VI. Контрольные вопросы для проверки знаний.

1. Изложить классификацию арматуры?

2. Чем отличается запорный клапан от невозвратно-запорного?

3. Чем отличается невозвратно-управляемый от запорного?

4. В каких системах предпочтительнее применение клинкетов?

5. Для каких трубопроводов на фланцах клапанов и соединяемых с ними фланцах труб делается стык с выступом и впадиной.

Приложение к практической работе № 13

АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДОВ

П о назначению арматуру делят на следующие группы: запорно-переключающая (клапаны, задвижки, поворотные затво­ры, краны, клапанные коробки); пропускающая среду в одном направлении (невозвратные, невоз­вратно-запорные и невозвратно-управляемые клапаны, захлопки); регулирующая (дроссельные и редукционные клапаны); предохранительная (предохранительные клапаны, фильтры, прием­ные сетки и др.); соединительно-разветвительная (путевые соединения, фасонные ча­сти); специальная

(кингстоны, пожарные краны и др.). Запорно-переключающая арматура предназначена для включения, регулировки и выключения потока рабочей среды. Запорные клапаны в зависимости от расположения на трубопроводе делят на проходные и угловые. Последние изменяют направление потока на 90°.Запорный клапан (рис. 136, а) состоит из корпуса 1 и крышки 2, которые изготавливают из стали, чугуна, бронзы или латуни. Герме­тичность клапана обеспечивается седлом 10 и тарелкой 9, поднимаемой и опускаемой штоком (шпинделем) 5. Тарелку к штоку крепят с помо­щью стопорной гайки 11, позволяющей тарелке совершать качательные перемещения относительно штока, что обеспечивает ее надежную посадку в седло. Износостойкость и плотное прилегание уплотняющих поверхностей седла и тарелки обеспечивается за счет наплавки леги­рованной стали или колец, изготовленных из бронзы или нержавеющей стали. Шток 5 уплотняется сальниковым устройством, состоящим из нажимной втулки 6, набивки 7 и опорного кольца 8. В верхней части штока нарезана резьба, поэтому при вращении маховика 3 шток, вра­щаясь в гайке 4, совершает поступательное движение. Положение кла­пана фиксируется по указателю с рисками и литерами О и 3. Направ­ление движения жидкости под тарелку клапана отсекает сальник от среды при закрытом клапане.

Клинкетные задвижки (рис. 136, б) обычно выполняют в виде кли­новидного диска, прижимающегося к уплотнительной поверхности корпуса 1. При вращении рукоятки 10 и шпинделя 4 ходовая гайка 3 вместе с клином 2 перемещается поступательно по шпинделю. В верх­нем положении клин размещается в нише 11, образуемой корпусом 1 и крышкой 5. Уплотнительные поверхности клина покрывают цвет­ным металлом или легированной сталью. Шпиндель на выходе из крышки имеет сальниковое уплотнение. Задвижка снабжена указа­телем положения. Клинкеты применяют для трубопроводов диамет­ром 50—800 мм при давлении рабочей среды до 2—2,5 МПа, так как при больших давлениях плотность перекрытия у них ухудшается. Гидравлическое сопротивление задвижек в 30—40 раз меньше, чем у клапанов. При малых габаритных размерах и массе клинкеты имеют большую высоту.

Поворотный затвор представляет собой поворотную заслонку, закрепленную на вертикальном ва­лу с углом разворота 90°. Привод заслонки может осуществляться вручную, а также дистанционно.

Основными элементами кранов (рис. 137) являются корпус 1 с конической расточкой под пробку 6 с прорезями 7 для пропуска ра­бочей среды при их совмещении с направлением потока. Герметич­ность крана обеспечивается при­тиркой пробки и корпуса. Сальни­ковое уплотнение, состоящее из набивки 4, грундбуксы 5 и втулки 2, герметизирует пробку на выходе из корпуса. Рукоятка 3 служит для поворота пробки крана.

П о конструктивному исполнению краны делят на (рис. 138): а — проходные; б — трехходовые с L-образной пробкой ; в — трехходовые с Т-образной пробкой; г — краны-манипуляторы. Последние два вида кранов не выполняют функций запорного органа, а служат только для регулирования работы системы. Пробковые краны применяют для

трубопроводов с D_y до 800 мм и давлений до 1 МПа.

Арматура, пропускающая среду в одном направлении, показана на рис. 139. Невозвратно-запорный клапан (рис. 139, а) пропускает среду в од­ном направлении и может перекрывать трубопровод подобно запорному клапану. Шток 1 клапана может перемещаться в направляющей втул­ке тарелки 2, но не крепится к ней. Находясь в нижнем положении, шток прижимает клапан к седлу 3 и закрывает его. Перемещение штока от 3 до 0 — по указателю — приводит его в верхнее положение, обес­печивающее

наибольшую высоту подъема тарелки клапана. Все про­межуточные положения штока 3 ограничивают подъем тарелки 2.

Невозвратно-управляемый клапан (рис. 139, б) имеет свободно пе­редвигающий шток 4, который соединен с тарелкой 3. Поэтому в ниж­нем положении, когда указатель находится на З, клапан закрыт. При подъеме штока 4 до положения Н клапан будет работать как невозврат­ный с полной высотой подъема тарелки. При дальнейшем подъеме

от Н до 0 шток с помощью шайбы 2 и втулки 1 будет поднимать тарелку клапана, вследствие чего станет возможным перемещение среды в оба направления. невозвратный клапан (рис. 139, в) выполнен без штока. Тарелка 3 клапана под давлением рабочей среды, поступающей под нее, поднима­ется в направляющей втулке крышки 2 на высоту

своего хода. При прекращении движения среды или изменении направления ее движе­ния клапан прижимается к седлу давлением жидкости или газа. От­верстие 1 служит для предотвращения образования гидравлической или газовой подушки. Захлопка (рис. 139, г) представляет собой шарнирный клапан с осью, расположенной вне проходного сечения.

Не­возвратные захлопки применяют в сливных и отливных трубопрово­дах. Захлопки, управляемые местным или дистанционным приводом, снабжены стопорным устройством. Принадлежат захлопки к группе запорной арматуры и применяют их в системах вентиляции. Условные проходы захлопок достигают 500 мм.

К регулирующей арматуре относят дроссельные, редукционные клапаны и манипуляторы.

Дроссельный клапан (рис. 140) служит для понижения давления среды, которое происходит за счет уменьшения проходного сечения. Скорость среды за клапаном при этом увеличивается. Тарелка 1 кла­пана, имеющая обтекаемую форму, крепится к штоку 2, проходящему на резьбе через крышку 3. Положение штока фиксируется стопорной гайкой 5, а на выступающую часть навинчивается колпачок 4. При изменении давления перед клапаном пропорционально изменяется давление за клапаном, что вызывает необходимость в регулировке.

Редукционные клапаны служат для понижения и автоматического поддержания давления рабочей среды в заданных пределах, независи­мо от изменения ее расхода; бывают поршневого и мембранного типов.

Клапан мембранного типа (рис. 141) предназначен для жидких сред. Он состоит из корпуса 1, в котором размещена тарелка 2, закреп­ленная на штоке, связанном с поршнем 3 и мембраной 4. Сверху на мембрану воздействует пружина 5, затяжка которой регулируется вин­том 6. Под мембраной за счет канала 7 устанавливается давление, равное давлению за клапаном, поэтому при отсутствии редуцируе­мой среды клапан полностью открыт. При поступлении жидкости дав­ление за клапаном и под мембраной возрастает до тех пор, пока не урав

206

новесит давление пружины. При этом положение тарелки 2 опреде­лит величину проходного сечения, обеспечивающего заданное давле­ние за клапаном. При уменьшении давления перед клапаном в перво­начальный момент снизится давле­ние за клапаном и под мембраной. Это вызовет смещение мембраны вниз и увеличение открытия кла­пана, которое приведет к восста­новлению прежнего давления за ним и под мембраной.

При увеличении давления перед, клапаном давление за ним восста­новится до заданного значения за счет прикрытия тарелки 2 и умень­шения проходного сечения.

Предохранительная арматура предназначена для перепуска рабо­чей среды при повышении ее дав­ления выше допустимого во всасы­вающий трубопровод насоса или атмосферу.

Предохранительный клапан по­казан на рис. 142. Пропускная спо­собность его должна обеспечивать давление в трубопроводе не более

Тарелка 7 клапана прижимается к седлу 8 в корпусе / усилием пружины через нижнюю тарелку и шток 6. Регулировку за­тяжки

пружины 4 осуществляют нажимной втулкой 3 через верхнюю тарелку пружины. Шток 6 в районе крышки корпуса 7 имеет лабиринт­ное уплотнение. Клапан открывается

автоматически при повышении давления под ним сверх допустимого и закрывается под действием пружины при достижении рабочего давления. После регулировки кла­пан пломбируют. Для постановки пломбы скоба 2 имеет ушко 5.

Для централизованного управления системами применяют кла­панные коробки, состоящие из корпуса с двумя или более клапанами. Трех клапанная коробка (рис. 143) с однорядным расположением не­возвратно-запорных клапанов имеет пять фланцев, из которых два фланца / соединены с магистралью, а три фланца 2 — с приемными трубами. Каждый клапан снабжен отличительной планкой с указанием емкости для откачивания жидкости или ее нагнетания.

УПРАВЛЕНИЕ АРМАТУРОЙ

На современных судах используют местное, дистанционное и авто­матизированное управление арматурой.

Местное управление арматурой применяют только в том случае, когда она расположена близко от поста управления, удобна для обслу­живания и не требует особых затрат энергии на управление. Местное управление осуществляется вручную вращением или поворотом штока (клапана, задвижки или заслонки) с помощью маховика, рукоятки или ключа. При значительных размерах арматуры в ряде случаев исполь­зуют механическую передачу от маховика к штоку.

На рис. 144 показаны общий вид и устройство механической переда­чи поворотной заслонки типа «Баттерфляй». При вращении маховика 5 по резьбе валика 4 перемещается гайка с двумя пальцами /, входя­щими в прорези рычага 2, закрепленного на штоке 3 заслонки.

Дистанционное и автоматизированное управление осуществляет­ся с помощью механического, пневматического, гидравлического, электрического или комбинированного привода. Приводы арматуры с использованием вспомогательной энергии называют исполнительными механизмами.

К конструкции приводов арматуры с дистанционным и автоматизированным

управлением предъявляют следующие основные требования:

-обеспечение требуемой скорости срабатывания и возможности ее регулирования;

-наличие дублирующего ручного привода;

-обеспечение фиксации запорного органа при снятии давления рабо­чей среды;

-наличие сигнализации о положении запорного органа арматуры (открытом или закрытом).

Механический привод представляет собой несколько соединенных между собой рычагов, тросиков или валиков, протянутых от места уп­равления до маховика, рукоятки или штока клапана (клинкета или заслонки).

Ручной дистанционный тросиковый привод обычно при­меняют для управления предохра­нительными клапанами паровых котлов и быстрозапорными клапа­нами расходных и отстойных топ­ливных цистерн.

П ри натяжении тросика 2 пово­рачивается рычаг 1 и стопор 5 осво­бождает стакан 6; под действием пружины 4 клапан 7 быстро садит­ся на свое седло. Маховик 3 слу­жит для открытия клапана

Валиковый дистанционный при­вод (рис. 146) состоит из шарнирно соединенных между собой, а также с клапаном 1 и зубчатой коничес­кой передачей 5 валиков (труб) 2 и 4.

Для обеспечения свободного пе­ремещения клапана во время его открытия в приводе предусмотрена муфта 3. Одним концом муфта с помощью штифта 6 (узел 1) жестко связана с валиком 2, а вторым — с валиком 4 посредством штыря 8, вставленного в продольные пазы 7 муфты. Вращением привода вручную или при помощи электродвигателя можно управлять арматурой, расположенной в труднодоступном месте. Валиковый привод прост и надежен, но громоздок и имеет огра­ниченную дальность управления (не более 15 м).

Пневматический привод применяют в тех случаях, когда для от­крытия и закрытия арматуры -требуются большие усилия и повышенная надежность в работе, а также! при установке арматуры в пожароопас­ных местах. Системы пневмоприводов обычно не имеют собственных ис­точников сжатого воздуха и получают его из воздушной системы судна или специальных заполненных заранее баллонов. После использова­ния сжатого воздуха для открытия или закрытия арматуры он страв­ливается в атмосферу. Поэтому пневмопривод отличается простотой конструкции и малой массой.

Система пневматического привода включает исполнительные ме­ханизмы, датчики, переключающие устройства (клапаны, золотники), воздушные фильтры, трубопроводы.

Наиболее широко применяют на современных судах пневматические исполнительные механизмы в виде сервомоторов или специальных пнев­матических двигателей.

Поршневой сервомотор одностороннего действия (рис. 147, а) состоит из двух цилиндров 6 и 7, в которых размещены поршень сер­вомотора 3 с уллотнительными кольцами 4 и 5, пружины 9 и 15 с упо­рами 8 и 14 (упор 14 выполнен в виде гайки) и штока 12 с маховиком 13 и нарезными втулками 10 и П. Поршень 3 соединен свободно со штоком 2 клапана / и упором 8 пружины.

При подаче воздуха от переключающего устройства (клапана или золотника) через штуцер 16 поршень 3 поднимается и открывается клапан /, сжимая при этом пружину 9. При сообщении штуцера 16 переключающим устройством с атмосферой воздух из-под поршня вы­ходит и силой пружины 9 клапан / закрывается.

В случае необходимости клапан можно открыть или закрыть при помощи штока 12 с маховиком 13.

Основной недостаток поршневого пневмопривода — жесткая (с уда­ром) посадка клапана на седло. Для устранения этого недостатка в не­которых конструкциях предусматривается масляный демпфер.

Поршневой сервомотор двустороннего действия (рис. 147, б) состо­ит из цилиндра 10 с поршнем 8, прикрепленным гайкой к штоку 11. Цилиндр

кренится к коробке 3 передачи и уплотняется резиновым кольцом. Уплотнение поршня в цилиндре осуществляется кольцами 7 из резины, со штоком — резиновым кольцом 9, а штока в крышке ци­линдра — резиновым кольцом, размещенным над тефлоновой втулкой 12.

Нижний конец штока поршня с помощью тяг 17 шарнирно соединен с рычагами 16 выходного валика 2 с кулачками / и индикатором 13 положения

(открыто или закрыто) клапана, заслонки или клинкета. В торце выходного валика предусмотрены отверстия (или шлицевые канавки) для соединения с приводом клапана или заслонки.

При ручном управлении приводом выходной валик 2 поворачивают при помощи рычага, вставляемого между кулачками 1; при этом трубо­проводы сжатого воздуха отсоединяют от штуцеров, вворачиваемых в отверстия 4 и 5 цилиндра или соединяют трубопроводы между собой специальным клапаном.

Регулировочные болты 6 и 14 с контргайками служат для регулиров­ки хода поршня и поворота выходного валика сервомотора. Некоторые устройства (например клапаны и заслонки) в закрытом положении требуют повышенного момента управления, поэтому с помощью регули­ровочных болтов можно установить положение поршня, обеспечиваю­щее требуемый момент на выходном валике (при крайнем положении поршня в цилиндре момент на выходном валике приблизительно в 1,5 раза превышает момент при нахождении поршня в среднем положении).

Для работы привода требуется чистый сухой воздух с давлением около 1 МПа.

В системах автоматического регулирования температуры масла и охлаждающей воды судовых дизелей для управления регулирующими клапанами широко применяют мембранные пневмоприводы с позиционерами, обеспечивающими пропорциональную зависимость между давлением управляющего воздуха и положением исполнительного органа.

Гидравлический привод отличается плавностью работы и применя­ется в тех случаях, когда требуется повышенная надежность и значи­тельные усилия для открытия и закрытия запорных органов арматуры.

Система гидропривода состоит из насоса, исполнительного механиз­ма, датчика, переключающего устройства и других элементов. Рабочей средой в гидроприводе обычно служит масло давлением до 10 МПа и более, что позволяет применять сервомоторы приемлемых размеров. Чаще всего применяют гидравлические исполнительные механизмы в виде поршневых: (иногда лопастных) сервомоторов, конструктивно по­добных пневматическим сервомоторам.

Электрический привод арматуры отличается простотой управления, быстродействием и имеет относительно небольшие габаритные размеры. Исполнительный механизм привода выполняют в виде электромагнита (при условном диаметре арматуры до 50 мм) или электродвигателя (при условном диаметре более 50 мм).

Практическая работа №14

"Изучение принципиальных схем сепараторов

трюмных вод"

I. Цель работы.

Закрепление теоретических знаний по разделу "Трюмные и балластные системы ". Изучение современных схем сепараторов льяльных вод, удовлетворяющих требования МАРПОЛ - 73/78

II. База для выполнения работы.