Armatura gazowa i urządzenia: rodzaje + cechy wyboru

Gazociąg stanowi konstrukcję inżynierską, której każdy element i węzeł spełnia ważne określone zadanie funkcjonalne i odpowiada za bezpieczeństwo, jakość i nieprzerwane funkcjonowanie sieci. Różnorodna armatura gazowa i urządzenia różnią się stopniem złożoności wykonania, materiałem wykonania, przeznaczeniem i rodzajami.

Armatura do gazociągów – to obszerna klasa przyrządów i urządzeń, które montuje się na gazociągach, a także na przyrządach. Za ich pomocą wykonuje się wyłączanie/włączanie, zmianę kierunku, ilości, ciśnienia strumienia gazu lub całkowite usunięcie gazów. Szeroki asortyment tych elementów jest sklasyfikowany, dzięki czemu można dość łatwo zrozumieć kwestię klasyfikacji armatury gazowej.

Przyjrzyjmy się wspólnie całej różnorodności armatury do gazowych rurociągów i cechom jej wyboru.

Przeznaczenie armatury gazowej i urządzeń

Armatura gazowa i urządzenia gazowe są przeznaczone do montażu na rurociągach stosowanych do transportu, zaopatrzenia i dystrybucji błękitnego paliwa. Za pomocą tych mechanizmów włącza się i wyłącza się dopływ gazu, a także zmienia ciśnienie, ilość i kierunek strumienia gazu. Armatura charakteryzuje się takimi podstawowymi parametrami jak ciśnienie nominalne (umowne) i średnica nominalna.

Pod ciśnieniem nominalnym przyjmuje się max ciśnienie w temperaturze 20°C, przy którym gwarantuje się długą żywotność różnych połączeń elementów i węzłów z rurociągiem. Przepust nominalny (DN) – to cecha, która jest używana w sieciach rurociągowych jako ogólny parametr łączonych części.

Gazowy rurociąg obejmuje nie tylko rury, ale również dużą ilość armatury gazowej, która zapewnia jego niezawodne funkcjonowanie.

Większość rodzajów armatury składa się z urządzenia odcinającego lub dławiącego. Są to konstrukcje w postaci korpusu zamkniętego z zewnątrz pokrywą.

Wewnątrz korpusu przesuwa się zasuwa. W wyniku przemieszczania się zasuwy względem jej gniazd zmienia się pole powierzchni, przez którą przepływa gaz. Proces ten powoduje zmianę oporu hydraulicznego.

Prosta konstrukcja, przystępna cena i możliwość stosowania przepustnic gazowych w szerokim zakresie temperatur – to główne zalety przepustnic gazowych

Stykające się podczas wyłączeń odcinków gazociągu powierzchnie zasuwy i gniazda nazywane są uszczelniającymi. W urządzeniach typu dławiącego powierzchnie zasuwy i gniazda, które z kolei tworzą regulowany przepływ dla transportu medium roboczego, nazywane są dławiącymi.

Klasyfikacja armatury do gazociągów

Wszystkie istniejące odmiany armatury gazowej, w zależności od jej przeznaczenia, można podzielić na:

• zaporową. Armatura stosowana do okresowego odłączania poszczególnych odcinków gazociągu, przyrządów, aparatury. Do tego rodzaju należą zawory gazowe, zawory, zasuwy;
• bezpieczeństwa. Służącą do zapobiegania ryzyku wzrostu ciśnienia gazu powyżej ustalonych norm. Do tego rodzaju armatury należy zawór bezpieczeństwa upustowy;
• regulacyjną. Przeznaczoną do zmiany i utrzymywania ciśnienia w zadanych granicach. Są to przepustnice, zasuwy itp.;
• zwrotnego działania. Do zapobiegania zmianie kierunku przepływu gazu;
• awaryjną i odcinającą. Do szybkiego auto-przerwania przepływu gazu w kierunku odcinka awaryjnego w przypadku naruszenia ustalonego trybu. Do tego rodzaju należy zawór odcinająco-bezpieczeństwa;
• odwadniającą. Tę, która usuwa w trybie automatycznym kondensat gromadzący się w kondensato-zbieraczach i na dolnych odcinkach sieci rurociągów;
• kontrolną. Określa ciśnienie przepływającej masy, temperaturę itp.

Ze względu na sposób sterowania armatura może być dwojakiego rodzaju: sterowana i automatyczna. Pierwsza jest uruchamiana ręcznie lub za pomocą napędu: pneumatycznego, hydraulicznego, elektromagnetycznego, elektrycznego.

Proces sterowania ręcznego wymaga dużego wysiłku i strat czasu. Znacznie częściej instaluje się napęd i zachowuje możliwość sterowania awaryjnego na wypadek awarii. Natomiast druga (automatyczna) działa za pomocą urządzeń auto-uruchamiania.

Połączenie kołnierzowe gazociągów stosuje się na przejściach z odcinka podwodnego lub podziemnego na naziemny. Taki typ połączeń pomaga w walce z korozją elektrochemiczną

Ze względu na sposób podłączenia, urządzenia i wszelka armatura do systemów gazowych dzielą się na:

• kołnierzowe – stosowane do armatury o średnicy powyżej 50 mm. Połączenie z rurami odbywa się poprzez skręcanie kołnierzy. Główną zaletą takiego połączenia jest możliwość wielokrotnych przeinstalacji, duża wytrzymałość i niezawodność. Można również zauważyć uniwersalne zastosowanie. Jako wadę wymienia się jedynie dużą masę i duże gabaryty takich elementów;
• muftowe – stosowane do podłączania urządzeń o średnicy 65 mm lub mniejszej. Połączenie wykonuje się za pomocą muft z gwintem wewnętrznym. Wadą połączeń muftowych jest to, że gwint stopniowo się zużywa;
• czopowe z naciętym gwintem zewnętrznym. Jedno urządzenie wkręca się za pomocą gwintu w drugie urządzenie;
• spawalnicze – obecnie rzadko stosowane nierozłączne połączenia. Zalety tej metody – niezawodna szczelność i minimalizacja czynności konserwacyjnych. Do wad można zaliczyć trudność demontażu połączenia w razie konieczności naprawy, gdy fragment gazociągu jest po prostu odcinany;
• nyplowe – podłączenie armatury wykonuje się za pomocą nypla;
• ściągowe – króćce łączy się z kołnierzami rur za pomocą śrub z nakrętkami, które są umieszczone wzdłuż armatury;
• złączkowe – podłączenie armatury wykonuje się za pomocą złączki, nakrętki złączkowej i pierścieni uszczelniających. Jest to niezawodna metoda łączenia z możliwością demontażu.

Oprócz wymienionych powyżej, istnieją również inne sposoby łączenia armatury gazowej, ale nie są one tak często stosowane.

Gazowy filtr kołnierzowy jest niezbędny do oczyszczania środowiska gazowego z pyłu i zanieczyszczeń, dzięki czemu zwiększa się żywotność i niezawodność działania urządzeń gazowych.

Należy również pamiętać, że od jakości wykonanego połączenia będzie zależeć funkcjonalność rurociągu i niezawodność całego systemu dystrybucji gazu.

Oznaczenia umowne armatury gazowej

Armatura stosowana w gazownictwie jest znormalizowana. Na każdym elemencie znajduje się kod składający się z 4 części.

Pierwsze 2 cyfry kodu – to rodzaj armatury:

• 11 – zawory do rurociągów;
• 14,15 – zawory odcinające;
• 16 – zawory zwrotne podnoszone;
• 17 – zawory bezpieczeństwa;
• 19 – zawory zwrotne obrotowe;
• 25 – zawory regulacyjne;
• 30, 31 – zasuwy odcinające;
• 32 – przepustnice.

Na drugim miejscu w kodzie znajduje się oznaczenie materiału obudowy: stal węglowa – s, kwasoodporna stal nierdzewna -nż, żeliwo szare – ż, żeliwo ciągliwe – żc, brąz, mosiądz – b, winipłast – wp, stal stopowa – st, aluminium – a.

Zasuwa gazowa z żeliwa jest znacznie mniej podatna na korozję, ale jest bardziej krucha niż analogiczne urządzenie wykonane ze stali.

Na trzecim miejscu w kodzie znajduje się numer kolejny części. Na czwartym miejscu znajduje się oznaczenie materiału, z którego wykonane są pierścienie uszczelniające: brąz lub mosiądz – b, stal nierdzewna – nż, guma – g, ebonit – e, babbitt – bt, brak pierścieni uszczelniających – bk.

Cechy armatury zaporowej

Armatura odcinająca najczęściej występuje w systemach gazowych. Stosowana jest do regulacji ciśnienia w gazociągu i działa na tej samej zasadzie, co w wodociągach. Jednak do elementów w branży gazowej stawiane są wyższe wymagania dotyczące bezpieczeństwa.

Jeśli stężenie gazu w powietrzu osiągnie wartość krytyczną, wystarczy najmniejsza iskra, a może dojść do prawdziwej katastrofy.

Ze względu na rodzaj ruchu mechanizmu funkcjonalnego armatura odcinająca do gazociągów dzieli się na następujące typy:

• zawór kulowy – w zaworze kulowym element zamykający z bryłą obrotową porusza się, jednocześnie obracając się wokół własnej osi. Względem kierunku przepływu może być ustawiony dowolnie;
• zawór motylkowy – w tej części element tarczowy obraca się wokół własnej osi pod kątem lub prostopadle względem przepływu;
• zawór grzybkowy – w tym elemencie korpus zamykający na trzpieniu porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym równolegle do przepływu;
• zasuwa – w niej element regulacyjny przemieszcza się prostopadle do przepływu.

Można podsumować, że do armatury odcinającej zaliczają się urządzenia, które są przeznaczone do hermetycznego odłączania odcinków gazociągu. Urządzenia te powinny gwarantować szczelność odcięcia, szybkość wykonywanych czynności, mały opór hydrauliczny oraz łatwość obsługi.

Zasada działania zasuwy

Najczęściej na rurociągach spośród różnych rodzajów armatury odcinającej do urządzeń gazowych można spotkać zasuwy. To właśnie one są używane, gdy konieczne jest zamknięcie przepływu gazu w gazociągach o średnicach nominalnych od 50 mm do 2000 mm, gdy ciśnienie robocze mieści się w zakresie 0,1–20 MPa.

W zasuwach przepływ gazu reguluje się poprzez zmianę położenia zamknięcia względem powierzchni uszczelniających. Trzpień niewysuwany podczas otwierania nie wysuwa się z pokrywy. Podczas jego obracania w celu otwarcia otworu nakrętka trakcyjna nakręca się na niego, podnosząc lub opuszczając zamknięcie. W tym typie zasuw zespół trakcyjny znajduje się wewnątrz czynnika roboczego, dlatego jest bardziej narażony na negatywne działanie korozji.

Urządzenie z wysuwanym wrzecionem przesuwa wrzeciono i zasuwę poprzez obrót tulei gwintowanej, przy czym górna część wrzeciona wysuwa się do góry. Zaletą takiej konstrukcji jest brak wpływu środowiska zewnętrznego na zespół napędowy.

Zasuwy różnią się budową zamknięć na 2 typy. Zasuwy klinowe mają zasuwę z powierzchniami uszczelniającymi ustawionymi pod określonym kątem względem siebie. Produkowane są również z zasuwą przegubową składającą się z 2 tarcz i litego klina. Zasuwy równoległe mają zasuwę składającą się z 2 tarcz, pomiędzy którymi znajduje się klin rozporowy.

Przepustnice typu dławiącego są często stosowane ze względu na ich prostotę i niezawodność. Dławik płynnie reguluje przepływ gazu przepływającego przez niego.

Dla gazociągów przeznaczonych na ciśnienie do 0,6 MPa stosuje się zasuwy wykonane z żeliwa szarego, dla gazociągów, w których stosuje się ciśnienie większe niż 0,6 MPa – ze stali.

Ale jakie można wymienić zalety zasuw w porównaniu z inną armaturą zaporową? W pozycji otwartej występuje niewielki opór przepływu, poza tym nie ma skrętów medium gazowego. Zasuwy mają małą długość zabudowy. Są proste w obsłudze i umożliwiają przepływ gazu w dowolnym kierunku.

Osobno w tej kategorii można wyróżnić przepustnice. Należą one do armatury odcinająco-regulacyjnej, dzięki której reguluje się przepływ gazu, a także można wstrzymać jego podawanie w gazociągu. Przepustnice składają się z korpusu, dyskowego organu zamykającego, wału napędowego.

Przepustnice można stosować w szerokim zakresie temperatur lub ciśnień medium. Mają prostą konstrukcję, małą masę i niewielką metalochłonność. Przepustnice mają małą długość zabudowy i minimalną liczbę elementów. Dużym ich plusem – przystępna cena.

Ciśnienie w nowoczesnych gazociągach jest monitorowane przez wiele czułych czujników, rejestrujących najmniejsze odchylenia i przekazujących informacje o nich na pulpit dyspozytora.

Do czego służą zawory?

Oprócz wyżej wymienionych urządzeń do armatury zaporowej należą zawory i wentyle, niezbędne do szybkiego podłączania/odłączania urządzenia lub regulacji przepływu medium roboczego. Te elementy ze względu na kształt zamknięcia można podzielić na kulowe, cylindryczne, stożkowe.

Aby osiągnąć wyższą szczelność zaworu, pomiędzy powierzchnie uszczelniające wprowadza się pod ciśnieniem specjalny smar stały. Jest on zatłaczany do pustego kanału w górnej części i poprzez dokręcanie śruby jest przepychany kanałami do istniejącej szczeliny między korkiem a korpusem.

W korpusie zaworu elementem zamykającym jest kula, a w zamknięciu wykonany jest otwór przelotowy, którego średnica pokrywa się ze średnicą gazociągu.

Korek nieco unosi się do góry, szczelina się zwiększa i zapewniona jest łatwość obrotu. Mosiężna uszczelka i zawór kulowy zapobiegają wyciskaniu smaru, a następnie przeciekaniu gazu.

Oprócz zaworów wymagających smarowania, w gazociągach stosuje się proste zawory obrotowe. Można je podzielić na napinane, dławnicowe, samouszczelniające. Mogą być instalowane na nadziemnych gazociągach, wewnątrzobiektowych gazociągach, na liniach pomocniczych (na gazociągach przedmuchowych itp.).

Zbieracze kondensatu i kompensatory

Do zbierania i usuwania wody i kondensatu na niższych poziomach gazociągów instaluje się zbiorniki kondensatu.

Mogą mieć różną pojemność: duża pojemność jest niezbędna, jeśli transportowany gaz ma dużą wilgotność, mniejsza nadaje się do transportu suchego gazu. Ponadto, w zależności od ciśnienia przepływającego medium roboczego, zbiorniki kondensatu dzielą się na urządzenia niskiego, średniego i wysokiego ciśnienia.

Urządzenia niskiego ciśnienia – to zbiornik z calową rurką wyprowadzoną pod gazową osłonę. Rurka kończy się złączką i korkiem. Przez nią usuwa się kondensat, mierzy ciśnienie, przedmuchuje gazociąg.

Urządzenia średniego i wysokiego ciśnienia są dodatkowo wyposażone w kolejną rurkę ochronną i zawór na wewnętrznym pionie. Na górze pionu znajduje się otwór do wyrównywania ciśnienia medium roboczego w osłonie i w pionie. Bez otworu kondensat pod ciśnieniem gazu wypełniałby pion, co mogłoby doprowadzić do jego pęknięcia przy obniżonych temperaturach.

Gazowy zbiornik kondensatu umożliwi usunięcie wody i kondensatu z gazu transportowanego systemem gazociągu. Urządzenie to jest szczególnie istotne w okresie zimowym.

Pod wpływem ciśnienia gazu realizowane jest automatyczne odpompowanie kondensatu. Gdy kurek jest zamknięty, gaz przeciwdziała kondensatowi i przesuwa się on w dół. Gdy kurek się otwiera, kondensat unosi się na powierzchnię.

Podczas eksploatacji gazociągów różnica temperatur może sięgać kilku stopni. Tak duża zmiana może wywołać naprężenia rzędu kilkudziesięciu MPa. Dlatego, aby zapewnić normalną pracę gazociągu, należy stosować kompensatory. Mogą one być soczewkowe, U-kształtne, lirokształtne itp.

Gazowy kompensator ciśnienia znacznie przedłuży żywotność gazowego rurociągu. Jednak instalując takie urządzenie, należy uwzględnić nominalne i maksymalne ciśnienie gazu w systemie.

Bardziej powszechne są kompensatory soczewkowe i mieszkowe. Kompensatory w kształcie litery U i w kształcie liry są wykonane z giętych, często ciągnionych rur. Ich główną wadą – duże rozmiary. Na rurociągach w górskich i sejsmo-niebezpiecznych obszarach instaluje się urządzenia gumowo-tkaninowe, które są w stanie przyjąć odkształcenia zarówno wzdłużne, jak i poprzeczne.

Armatura łącząca gazociągów

W procesie montażu gazociągu może wystąpić potrzeba połączenia rur z różnych materiałów lub różnych średnic. W takim przypadku wbudowuje się w skład sieci łącznik kołnierzowy – pomocnicze elementy łączenia.

Do tej kategorii armatury należą: adaptery kołnierzowe, obejmy, zaślepki, złączki, kolana, krzyżaki, trójniki, słowem części, w których konstrukcji nie przewidziano mechanizmu odcinająco-regulującego.

Armatura łącząca będzie potrzebna, jeśli zajdzie potrzeba połączenia rur z różnych materiałów, odcinków rurociągów o różnych średnicach, a także przy zakrętach i rozwidleniach.

Do rozgałęzienia gazociągu służą trójniki i kolana. Są one instalowane w przypadkach, gdy rura dociera do odcinka rozdzielczego dla jakiejś miejscowości, jednak ta miejscowość nie jest ostateczna.

Za pomocą armatury regulacyjnej rurociąg jest dzielony, a część transportowanego gazu trafia do miejscowości, a część jest transportowana dalej.

Trójniki stalowe są wykonane z różnych gatunków stali. Można je stosować praktycznie w każdym środowisku pracy. Zapewniają wysokiej jakości połączenie rur i charakteryzują się dobrą szczelnością.

PrzyrządyKIPiAw systemach gazociągowych

Oprócz wszystkiego powyższego, w systemach gazociągowych stosuje się liczne przyrządy KIPiA (aparatura kontrolno-pomiarowa i automatyka).

Oprócz armatury gazowej na gazociągach instaluje się KIPiA. Umożliwia to stałą kontrolę stanu urządzeń i przebiegu procesu technologicznego. A także szybkie wykrywanie stanów przedawaryjnych i awaryjnych.

Najbardziej poszukiwanymi urządzeniami stosowanymi w systemach gazowych są:

• sygnalizatory zagazowania;
• urządzenia do awaryjnego odcięcia dopływu gazu;
• urządzenia do pomiaru objętości przepływającego gazu;
• elektroniczne regulatory objętości przepływającego gazu;
• autonomiczne bloki zasilania;
• zawory gazowe do automatyzacji różnych procesów i optymalizacji pracy rurociągów;
• regulatory gazu do regulacji objętości medium przepływającego przez dany odcinek rurociągu.

Takie urządzenia są wysokotechnologicznym sprzętem, eksploatowanym w bardzo różnych warunkach.

Cechy wyboru armatury i urządzeń

Wybierając armaturę do gazociągów należy szczególnie starannie podejść do chemicznych i fizycznych właściwości materiału, z którego jest wykonana.

Najbardziej poszukiwanymi materiałami do produkcji armatury gazowej są żeliwo i stal. Wynika to z wymagań dotyczących podwyższonego poziomu wytrzymałości i niezawodności. Elementy polimerowe, które doskonale nadają się do wodociągów, są tutaj nieodpowiednie, a ponadto łatwo je uszkodzić.

Stal jest najpopularniejszym materiałem do produkcji armatury gazowej. Taki sprzęt ma przystępną cenę i wysoką wytrzymałość.

Specjaliści nie zalecają stosowania na gazociągach urządzeń z uszczelkami z brązu. Wynika to z faktu, że w składzie LPG znajduje się siarkowodór, który może negatywnie wpływać na brąz i stopy miedzi.

Wnioski. Przydatne wideo na temat

O tym, jak przeprowadza się konserwację armatury odcinającej na gazociągu, można dowiedzieć się z następującego filmu:

O cechach konstrukcyjnych zasuw klinowych i wężowych będzie mowa w tym filmie:

Wszystkie gazociągi należą do obiektów podwyższonego ryzyka, dlatego do wyboru armatury i wyposażenia gazowego należy podejść z całą powagą, a w razie potrzeby skonsultować się ze specjalistami. Tylko wysokiej jakości gazowa armatura odcinająca może zapewnić wygodę obsługi, szybkość naprawy oraz wysoką szczelność węzłów rurociągu.

Jeśli mają Państwo pytania dotyczące tematu artykułu lub mogą Państwo uzupełnić nasz materiał o ciekawe informacje, prosimy o pozostawienie komentarzy w bloku poniżej.