Контрольно – измерительные приборы и устройства

ТРУБЫ

Конструктивные элементы судовых систем

Они характеризуются материалом, из которого изготовляются, диа­метром и толщиной стенки. В системах судов внутреннего плавания применяют главным образом трубы из углеродистой стали: бесшовные,, электросварные и водогазопроводные (газовые). Последние поставляют с резьбой на обоих концах или без нее. Водяные трубопроводы из­готавливают из стальных оцинкованных труб; они обладают боль­шей коррозионной стойкостью, чем неоцинкованные.

В системах судов на подводных крыльях для уменьшения массы используют трубы из алюминиевых сплавов. Такие трубы получили распространение на катерах и судах с корпусами из легких сплавов.

Для фреоновых трубопроводов диаметром до 20 мм в системах ох­лаждения применяют медные трубы. Иногда их используют в трубо­проводах горячей воды и фекальной.

Применяют в судовых системах также стальные трубы, футерован­ные изнутри полиэтиленом, и полиэтиленовые. Для морской воды час­то используют медные трубы. В установках, по трубопроводам которых движется озоно-воздушная (озоно-водяная) смесь, применяют трубы из легированной стали.

В системах сжатого воздуха высокого давления обычно используют биметаллические трубы, имеющие снаружи стальной слой, а внутри-плакировочный красно-медный. Находят применение в некоторых сис­темах (например, фановой) стальные бакелитированные трубы.

Размеры труб, изготовляемых отечественными заводами, марки ма­териалов и требования к трубам определяются соответствующими го­сударственными стандартами.

Получили распространение в судовых системах трубы как кругло­го, так и прямоугольного сечения. Последние целесообразны для сис­тем вентиляции и кондиционирования, имеющих трубопроводы боль­шого сечения.

В государственных стандартах на сортамент труб регламентирова­ны их размеры по наружному диаметру и толщине стенки. Для каждо­го наружного диаметра трубы предусмотрено несколько толщин стен­ки. Так, например, стальная сварная труба наружным диаметром 102 мм (ГОСТ 10704—76) может выполняться с толщиной стенки: 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5, 5 мм. Таким образом, при постоянном наружном диаметре трубы внутренний диаметр ее может быть различного значения.

Для сокращения числа типоразмеров труб, используемых при пост­ройке судов, в судостроении введены нормали, ограничивающие госу­дарственные стандарты. Это позволяет существенно снизить стои­мость постройки и ремонта судовых систем. Кроме стандартов, регла­ментирующих размеры труб и технические требования к последним, имеются государственные стандарты, устанавливающие условные про­ходы, условные, рабочие и пробные давления для труб, арматуры и со­единительных частей трубопроводов. Под условным проходом для трубопроводных элементов понимают номинальный внутренний диа­метр в миллиметрах. Для арматуры условный проход равен фактичес­кому внутреннему диаметру. Выбор труб, деталей соединения, фасон­ных частей и арматуры на основе условного прохода обеспечивает кон­структивное соответствие их при комплектовании в трубопровод. Раз­меры условных проходов регламентированы СТ СЭВ 254—76. Данный стандарт устанавливает следующие условные проходы: 10; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400 и др. Условный проход сокращенно обозначается D_y с добавлением его цифрового значения в миллиметрах, например D_y150.

При гидравлических расчетах трубопроводов их внутренние диа­метры обычно принимают равными диаметрам условных проходов. Зная условный проход и толщину стенки трубы, подбирают по госу­дарственному стандарту ее наружный диаметр. При выборе размера трубы стремятся к тому, чтобы диаметр условного прохода мало отли­чался от ее внутреннего диаметра. Расхождение между ними не должно превышать 10%. В противном случае гидравлический расчет выполня­ют по фактическому внутреннему диаметру трубы.

Предположим, что в результате расчетов были установлены: ус­ловный проход трубы D_y = 150 мм и толщина стенки ее s = 5 мм. При данных D_y и s наружный диаметр трубы составит d_н = D_y + 2s = = 150 + 2×5 = 160 мм. В ГОСТ 10704—76 (трубы стальные электро­сварные) имеются трубы с наружным диаметром d_H, равным 159 и 168 мм. Выбираем трубу с d_H = 159 мм. Внутренний диаметр ее будет d_B = d_H — 2s = 159 — 2×5 = 149 мм, т. е. на 1 мм меньше расчетного.

Толщина стенки металлической трубы, находящейся под внутрен­ним давлением (мм), должна быть не менее определяемой по формуле

s= s_o+b+c (1)

где s _о— толщина стенки, получаемая из расчета трубы на прочность, мм;

b — прибавка, учитывающая утонение трубы при гибке, мм;

с — прибавка на коррозию, мм.

При определении толщины стенки (мм) пользуются формулой

S_o =pd_н/(2s_дj+p) (2)

где р — расчетное давление, принимаемое равным наибольшему давлению

перемещаемой среды в трубопроводе, МПа;

d_a — наружный диаметр трубы, мм;

σ_д — допускаемое напряжение на растяжение, МПа, принимаемое для сталь­ных труб равным /2,7 ( — минимальный предел прочности при 20°С, МПа), для медных труб при температуре среды до 100 °С — 40 МПа и для труб из алюминиевой бронзы — 78 МПа;

φ — коэффициент прочности, принимаемый равным 1 для бесшовных труб и 0,9 — для стальных сварных (если сварные трубы признаны эквива­лентными бесшовным, то φ — 1).

Если отсутствуют значения фактических утонений трубы при гибке, прибавка на утонение (мм) может быть определена по формуле

где R — средний радиус гиба трубы, мм.

Прибавку на коррозию с принимают (мм):

Для трубопроводов пресной воды.............................................. 0,8

» грузовых и зачистных трубопроводов........................... 2

» маслопроводов......................................................................... 0,3

» трубопроводов сжатого воздуха......................................... 1

» трубопроводов хладагента …………………………………. 0,3

для паропроводов....................... ……………………………. 0,8

» змеевиков для подогрева воды и нефтепродуктов в цистернах

и гру­зовых танках....................... …………………………… 2,0

Примечание. Для труб из специальных стальных сплавов, обладающих достаточной коррозионной стойкостью, прибавка с может быть уменьшена или вообще не учитывается.

Для медных и латунных труб прибавку с принимают равной 0,8 мм.

В случае применения труб, имеющих минусовый допуск на толщи­ну при изготовлении, толщину их стенки следует определять по форму­ле.

s₁=s/(l—а/100), (3)

где s — толщина стенки трубы, вычисленная по формуле (1);

а — минусовый допуск на толщину трубы, %.

Рассчитанную по формуле (1) или (3) толщину стенки нужно округ­лять до ближайшего большего размера, предусмотренного соответст­вующим стандартом на трубы. Допускается принимать ближайший меньший размер толщины стенки, если он отличается от найденного не более чем на 3%. Необходимо отметить, что при давлениях в трубо­проводах менее 1 МПа толщину стенки часто принимают без проверки на прочность по прототипу, исходя из условия долговечности и необ­ходимой жесткости во время монтажа.

Согласно Правилам Регистра минимальные толщи­ны стенок труб из углеродистой стали для различных сред должны приниматься по табл. 2, если подсчитанные по формуле (1) или (3) тол­щины стенок труб будут меньше указанных в таблице.

Важным параметром для труб и других трубопроводных элементов является давление р_у. Под ним понимается наибольшее допустимое дав­ление в трубе при постоянном условном значении температуры среды. По условному давлению подбирают арматуру трубопровода. Условное давление служит критерием для выбора рабочего давления p_v, которое представляет собой наибольшее допустимое давление среды, перемеща­емой в трубе при действительной рабочей температуре. Давление, кото­рое должна выдержать труба при гидравлическом испытании, называ­ется пробным р_пр. Условные, пробные и рабочие давления регламен­тированы СТ СЭВ 254—76. Согласно данному стандарту арматура и со­единительные части трубопроводов должны изготовляться на следую­щие избыточные условные давления (МПа): 0,1; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 и др. Для труб, арматуры и соединительных частей трубопро­водов из углеродистой стали условное давление равно допускаемому рабочему давлению р_р при температуре среды до 200° С, а для труб, ар­матуры и соединительных частей трубопроводов из чугуна, меди, бронзы и латуни — при температуре до 120°С. Значение пробного дав­ления примерно в 1,5 раза больше условного давления, т. е. р_пр ≈ 1,5 р_у. СТ СЭВ 254—76 не распространяется на трубопроводы в соб­ранном виде.

Многие трубы судовых систем выполняют с изгибами. Согласно тре­бованиям Правил Регистра стальные, медные и алюминиевые трубы, работающие под давлением более 0,5 МПа или проводя­щие среду, температура которой выше 60°С, должны иметь внутрен­ний радиус гиба не менее 2,5 d_n (d_H — наружный диаметр трубы). При работе труб в иных условиях и при использовании машинной гибки ра­диус гиба их может быть уменьшен до 1,5 д._ъ (d_B — внутренний диа­метр трубы).

Таблица 2

Назначение трубопровода	Наружный диаметр трубы, мм
			76 | 89
Толщина стенки, мм
Воздушные, пе­реливные, измери­тельные трубы ци­стерн Трубопроводы забортной воды (осушительные, балластные и др.) Грузовые и зачистные трубопро­воды, змеевики для обогревания нефтепродуктов	2,5   2,5	2,5	2,5     4,5	3,2   3,5	3,2   3,5		5,6	4,5   4,5			6,3   6,3

Примечание.Толщины для измерительных труб относятся к участкам труб, расположенным вне цистерн, для которых они предназначены.

После окончательной обработки в цехе (гибки, сварки) трубы под­вергают гидравлическому испытанию на прочность по нормам Регистра. Смонтированные на судне трубопроводы подверга­ют гидравлическому испытанию на плотность соединений на следую­щие давления, МПа (извлечение из Правил Регистра):

Приемные осушительные и балластные, проходящие

через цистерны.............................................. ………………….0.4

Приемные осушительные и балластные, не проходящие

через цистерны………………………………………………………0,2

Напорные водяные трубопроводы.................. ………………….1,2p*_р

Грузовые и зачистные напорные трубопроводы………………1,25р,

но не менее 0,4

Змеевики подогрева жидкого груза…………………………….1,5р*,

но не менее 0,4

_______

* р_р — рабочее давление в данном трубопроводе, МПа.

Испытания воздушных, переливных и измерительных труб должны производиться давлением, равным давлению испытания цистерн, к ко­торым они подведены.

ПУТЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

При монтаже трубопроводов на судне приходится соединять трубы между собой, а также с арматурой, механизмами и другим оборудова­нием. Для этого используют соединительные детали, которые обычно называют путевыми соединениями, или соединительной арматурой.

Соединения труб бывают разъемными и неразъемными. К разъем­ным относят: фланцевые, штуцерно-торцевые, фитинговые и дюритовые соединения, а к неразъемным — сварные и паяные. В судовых сис­темах главным образом применяют разъемные соединения. Они позво­ляют во время эксплуатации и ремонта системы разбирать и собирать трубопровод. Неразъемные соединения получили распространение на участках трубопроводов, расположенных в труднодоступных местах и не требующих разборки в обычных условиях работы системы.

Рассмотрим конструктивное устройство разъемных соединений.

Фланцевые соединения. Они встречаются в судовых системах на­иболее часто. Как правило, их применяют для труб с условным про­ходом D_y ≥ 32. Фланцевые соединения бывают самых разнообразных конструкций. В судовых системах широкое распространение получили фланцы, показанные на рис. 3. Плоский приварной стальной фланец (рис. 3, а) прост по конструкции и надежен в работе. Такие фланцы вы­полняют для условных давлений р_у до 1,6 МПа. Свободные фланцы (рис. З, б, в) в отличие от приварных можно легко поворачивать на трубе для совмещения отверстий при постановке болтов, что облегчает монтаж трубопроводов. Фланцы на приварном стальном кольце (см. рис. 3, б) применяют для р_у до 1,6 МПа, а на отбортованной стальной трубе (см. рис. 3, в) — для р_у до 1 МПа. Для стальных и медных труб фланцы изготовляют из стали, а для труб из алюминиевых сплавов— из алюминиевого сплава АМг5В. Применение свободных стальных фланцев на отбортованных медных трубах позволяет экономить цвет­ной металл. Фланцы можно также крепить к трубе с помощью резьбы. В этом случае фланец, имеющий внутреннюю нарезку, навертывают на нарезанный конец трубы. Такие фланцы применяют для трубопро­водов, выполняемых из водогазопроводных труб. Для соединения по­лиэтиленовых труб используют свободные фланцы из текстолита или винипласта.

Чтобы обеспечить плотность соединения, между соприкасающимися поверхностями металлических фланцев 1 устанавливают прокладку 3 в виде кольца (рис. 3, г), а на поверхностях делают круговые проточки (две-три) глубиной не более 1 мм. Качество уплотнения фланцев зави­сит от их пригонки, материала прокладок, правильности сборки и рав­номерности обжатия. Материал прокладок выбирают в зависимости от рода и параметров протекающей по трубопроводу среды. Цифрами на рис. 3, г обозначены: 2 — труба; 4 — болт.

Для водопроводов при температуре воды 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 получили распростране­ние в воздухопроводах при давлении воздуха до 5 МПа. В нефтепрово­дах применяют прокладки из прессшпана, нефтестойкой резины, пла­стиката хлорвинилового специального. Если транспортируемой средой является углекислота, то прокладки делают из фибры КГФ или меди. В трубопроводах, по которым протекает фреон, ставят медные прок­ладки.

Штуцерно-торцевые соединения. Их используют в трубопроводах с малыми условными проходами (D_y 34-32) при давлениях до 10 МПа. Конструктивное устройство таких соединений показано на рис. 4. Необходимая плотность их обеспечивается прокладкой 2, зажимаемой накидной гайкой 3 между штуцером 4 и ниппелем 1,приваренными к трубам.

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

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

Фитинговые соединения. Для соединения водогазопроводных труб на резьбе применяют фитинги (угольники, муфты, тройники, четверники) из стали или ковкого чугуна. На рис. 5 показаны фитинговые сое­динения труб с помощью резьбовой муфты и угольника, с внутренней резьбой на обоих концах.

При муфтовом соединении (рис. 5, а) на конце одной трубы нареза­ется удлиненная резьба (сгон) для муфты 2 и контргайки /, 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. 5, б) осуществляется путем завертывания его на конце труб, предварительно смазанных суриком, с применением подвивки льняного волокна, пропитанного суриком.

Для фитинговых соединений применяется круглая и цилиндричес­кая резьба. Данные соединения используют для трубопровода диамет­ром D _у ≤ 50 при рабочем давлении до 0,5 МПа.

Дюритовые соединения. В состав этих соединений входят эластич­ная муфта 2 из резинотканевого материала и обжимные металлические хомутики 3 (рис. 6). В качестве муфты может быть использован, на­пример, отрезок резинотканевого шланга. Цифрой 1 на рис. 6 обозна­чена труба. К существенному недостатку дюритовых соединений сле­дует отнести непродолжительный срок их службы (2—3 года). Регистр разрешает применять дюритовые соединения только в виде патрубков, соединяющих трубопроводы с двигателями и меха­низмами, установленными на амортизаторах.

ФАСОННЫЕ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

Для присоединения ответвлений трубопроводов служат фасонные части: литые колена (рис. 7, а), литые (рис. 7, б) и сварные (рис. 7, в) тройники, крестовины и др. Их изготовляют сварными или литыми. Чтобы обеспечить непроницаемость судовых конструкций, в местах прохода через них труб

устанавливают переборочные стаканы с приварышами (рис. 7,г).

Переборочный стакан 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 длин. Для большинства же систем в ка­честве их используют изогнутые участки труб (самокомпенсаторы). К элементам судовых конструкций трубы крепят с помощью подвесок и опор (кронштейнов) из полосовой или профильной стали, охватываю­щих одну или несколько близко расположенных труб.

АРМАТУРА

Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на трубопроводах системы размещают арматуру, с помощью которой осу-ществляют пуск ее 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 АМц9-2. 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 (невозврат­ные, предохрани-тельные и редукционные клапаны), и приводную, которая выпускается

Рис.8. Запорно-переключающая арматура

с ручными и механизированными приводами (см. п. 9).

Ниже приводятся некоторые примеры конструкций типовой арма­туры судовых систем. Специальная арматура рассматривается совместно с системами в которых она применяется.

Запорно-переключающая арматура. С помощью ее включают, от­ключают и переключают трубопроводы и механизмы систем (рис. 8).

Клапаны (рис. 8, а) относят к наиболее распространенной запорной арматуре. Запор в них осуществляется тарелкой 9, прижимаемой шпинделем 5 к уплотнительным поверхностям 10 н 11 ъ тарелке и кор­пусе / 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 3, которые со­ответствуют полному открытию или закрытию клапана.

В целях образования уплотнительных поверхностей у клапанов из углеродистой стали производят наплавку специальными сталями (на­пример, 2Х13) или в тарелку и корпус вставляют кольца из бронзы или нержавеющей стали. У стального клапана уплотнительные поверхно­сти выполнены наплавкой. Тарелку у чугунных клапанов часто изго­товляют из бронзы. Уплотнительную поверхность в корпусе клапана (седло) делают в виде бронзового вставного кольца. Тарелки из брон­зы применяют и в стальных клапанах. На трубопроводах клапаны всегда устанавливают таким образом, чтобы внутреннее давление жид­кости в трубопроводах приходилось под тарелку клапана. В этом слу­чае обеспечивается герметичность сальника при закрытом клапане.

По направлению движения потока жидкости клапаны разделяют на проходные 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.

Задвижки имеют затвор в виде диска (клина или шибера). В судо­вой практике наибольшее распространение получили задвижки с кли­новидным диском (рис. 8, б), называемые обычно клинкетами. 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. Ходовая гайка при вращении шпинде­ля получает поступательное движение вверх или вниз, увлекая за со­бой клин. При 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. 8, а), из опорного коль­ца 6, набивки 7 и втулки 8. Задвижка снабжена указателем положения («Открыто» и «Закрыто») 9. Клинкеты имеют меньшее гидравлическое сопротивление и меньшие размеры, чем клапаны с такими же условны­ми проходами, однако уступают им в плотности перекрывания трубо­провода из-за трудности пригонки клина к уплотнительным поверхно­стям корпуса клинкета. Поэтому их применяют при умеренных давлениях протекающей среды.

Рис. 9. Схема возможных переключе­ний кранов различных типов

Используют клинкеты в трубопроводах с условным проходом D_у > 50.

Краны относятся к такой запорно-переключающей арматуре, в корпусе которой есть пробка с одной или несколькими прорезями раз­личной формы. С помощью конусной пробки 6, установленной в кор­пусе 1 и поворачиваемой рукояткой 3, кран (рис. 8, в) перекрывает трубопровод. Для прохода жидкости в пробке и корпусе крана сдела­ны отверстия а. 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 исполнению краны делят на проходные, трех­ходовые и манипуляторы. Принципиально они отличаются числом и формой прорезей в пробке. На рис. 9 приведены схемы этих прорезей для различных типов кранов, а также показаны их рабочие положения при повороте пробки. У проходного крана в пробке одна прорезь. При двух рабочих положениях пробки он перекрывает и сообщает трубо­провод. Трехходовые краны с L- или Т-образной прорезью в пробке при нескольких ее рабочих положениях обеспечивают различные переключения движения жидкости по трем трубкам, подключенным к корпусу крана. В нижней части рисунка показаны различные переключения манипулятора. Как видно, при четырех рабочих положениях пробки с тремя фигурными прорезями возможно движение жидкости по четырем трубкам, подключенным к корпусу крана. Манипулятор от крана отличается тем, что он обеспечивает только переключения направления движения жидкости и не служит для перекрывания трубопроводов. Урановый манипулятор относится к регулирующей арматуре.

Краны имеют ряд преимуществ по сравнению с другой арматурой: быстрота переключения, малое гидравлическое сопротивление. Кроме того, один многоходовый кран при работе может заменить несколько клапанов. Однако из-за трудности обеспечения плотности между проб-сой и корпусом их применяют в трубопроводах с условным проходом D_y < 80 при давлении р < 1 МПа. При D_y25 краны изготовляют пре­имущественно с муфтами.

Особый вид запорно-переключающей арматуры представляют со­бой клапанные коробки. Они состоят из нескольких клапанов (двух— шести), размещенных в общем корпусе (рис. 10). Аналогичным образом устроены крановые коробки.

Предохранительная арматура. Чтобы предотвратить повышение давления в трубопроводе сверх нормального, в отдельных системах устанавливают

предохранительные клапаны (рис. 11), состоящие из корпуса 1, тарелки 7, прижимаемой к седлу 8 через шток 6 цилиндри­ческой пружиной 4, и нажимной втулки 3 для поджатия пружины. Клапан работает автоматически. Как только по какой-либо причине давление в трубопроводе превысит установленное, клапан откроется и пропустит некоторое количество жидкости из области повышенного давления в область меньшего давления (например, в атмосферу). После выхода части жидкости из трубопровода и понижения давления в нем до нормального клапан закроется. Такой клапан предохраняет трубо­провод от разрушения при случайных повышениях давления в нем сверх допустимого рабочего. Отрегулированный на определенное дав­ление предохранительный клапан пломбируют. Для постановки плом­бы скоба 2 снабжена ушком 5.

В целях уменьшения утечки жидкости шток в месте прохода через крышку имеет выточки, чередующиеся с выступами, которые в со­вокупности образуют лабиринтовое уплотнение. Пропускная способ­ность предохранительного клапана должна быть такой, чтобы давление в трубопроводе не могло превысить 1,1 рабочего.

Чтобы предотвратить попадание посторонних предметов (обтироч­ных концов и др.) в механизмы и путевую арматуру, на концах всасы­вающих труб устанавливают приемные сетки или грязевые коробки. В некоторых системах для очистки рабочей среды применяют фильтры. Устройство этих элементов рассматривается в системах, в которых они используются.

Арматура, пропускающая среду только в одном направлении.

В трубопроводах систем, где требуется обеспечить движение жидкости только в одном заданном направлении и одновременно предотвратить ее движение в обратном направлении, устанавливают арматуру, пока­занную на рис.12.

Невозвратный клапан (рис. 12, 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 тарелку и проходит в трубопровод над кла­паном. При движении жидкости в обратном направлении клапан за­крывается под действием давления жидкости на тарелку и собственной массы последней.

Невозвратно-запорные клапаны (рис. 12, б) применяют в тех слу­чаях, когда необходимо обеспечить одностороннее движение жидкости и полностью перекрыть трубопровод. В корпусе 1 клапана расположе­ны тарелка 6 и шпиндель 5, которые не соединены между собой. Шпин­дель хвостовиком свободно входит в вертикальное отверстие тарелки. Таким образом, если вращением маховика 3 поднять шпиндель, то та­релка будет работать автоматически, "как у невозвратного клапана, обеспечивая одностороннее движение жидкости. Для перекрывания трубопровода вращением маховика опускают шпиндель и прижимают им тарелку к седлу клапана, как показано на рисунке. Герметичность места прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана обеспечива­ет сальник 4.

Захлопка (рис. 12, в) используется в качестве невозвратно-запор­ного устройства. Рабочим органом ее является тарелка (захлопка) 5, шарнирно закрепленная на валике 4. Корпус 1 захлопки имеет обычный круглый 2 и фасонный бортовой 6 фланцы. В верхней части корпуса на­ходится крышка 3. Захлопка открывается под действием давления про­текающей среды или с помощью привода.

Регулирующая арматура (редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы). Она служит для регулирования направления течения или давления рабочей среды.

Редукционный клапан (рис. 13, а) предназначен для снижения (редуцирования) давления жидкости и автоматического поддержания его на заданном уровне. Он состоит из корпуса 1, тарелки 2, связанной штоком с поршнем 3, который соединен с диафрагмой 4. Сверху над диафрагмой находится цилиндрическая пружина 5; сила натяжения пружины регулируется винтом 6. Конструкция клапана позволяет ав­томатически редуцировать давление жидкости до требуемого значения независимо от изменения его перед клапаном. Допустим, "что при дав­лении р_х перед клапаном размер щели между тарелкой и седлом обес­печивает понижение давления до р₂. Если давление Р_г перед клапаном увеличится, то, следовательно, повысится давление р₂ за ним, кото­рое по косому каналу а передастся на диафрагму, сожмет пружину и поднимет тарелку. В результате этого давление р.₂ за клапаном умень­шится до первоначального значения. Если же давление р₁ до клапана уменьшится, то понизится давление р₂ за клапаном, вследствие чего под действием пружины он опустится, увеличивая проточную часть. При этом давление за клапаном возрастет до заданного значения.

Дроссельный клапан (рис. 13, б) служит для снижения давления протекающей через него среды. В корпусе 2 клапана размещается та­релка 1, закрепленная на шпинделе 3, имеющем в верхней части

Рис 13. Регулирующая арматура

нарезку. Шпиндель проходит через крышку 4 и фиксируется в требуемом положении стопорной гайкой 6. На выступающий конец шпинделя на­винчивается колпачок 5. При подъеме тарелки между нею и внутрен­ней поверхностью корпуса клапана образуется щель. Давление за кла­паном понижается вследствие увеличения скорости движения жидко­сти при проходе через щель. Высоту подъема тарелки регулируют вруч­ную. После установки ее в необходимое положение шпиндель фиксиру­ют стопорной гайкой. Дроссельным клапаном можно плавно регулиро­вать давление среды в широком диапазоне. Однако в отличие от редук­ционного он автоматически не поддерживает давление постоянным при изменении режима работы системы.

Принцип действия кранового манипулятора описан выше.

ПРИВОДЫ АРМАТУРЫ

Запорно-переключающей арматурой, находящейся в доступных мес­тах, управляют с помощью маховиков или рукояток, имеющихся на арматуре. Для управления арматурой, расположенной в недоступных местах, используется привод. Его монтируют в удобном для обслужи­вания месте. Приводы применяют и в тех случаях, когда пост управле­ния арматурой находится от нее на значительном расстоянии (дистан­ционное управление). В связи с этим приводы управления арматурой делят на местные и дистанционные. Местные приводы обычно выполня­ют ручными, а дистанционные — ручными или механизированными. Дистанционные приводы бывают валиковые, пневматические, гидрав­лические и электрические, а мест­ные — валиковые.

Приводы должны отвечать сле­дую-щим основным требованиям: обеспечивать контроль за открыти­ем и закрытием арматуры; исклю­чать само-произвольное открытие и закрытие ар-матуры; допускать в случае необ-ходимости использова­ние резервных средств управле­ния; элементы приво-дов не долж­ны нарушать непрони-цаемости на­стилов судовых перекры-тий, через которые они проходят. Валиковый привод получил свое название от валиков, состав­ляющих в совокупности с шарни­рами и зубчатыми передачами цепь управ-ления. В качестве валиков обычно при-меняют трубы с на­ружным диаметром от 15 до 45 мм. Схема валикового привода по­казана на рис. 14.

Управляемая, арматура

Рис. 14. Схема дистанционного при­вода ручного управления арматурой: 1 -шарнир; 2 - палубная втулка; 3 — ключ управления приводом; 4 подвеска; 5 — труба (валик); 6 —подвеска с шестер­нями

а) 5

Рис. 15. Дистанционно-управляемая арматура

Клапан с пневмоприводом изображен на рис. 15, а. При подаче сжа­того воздуха через штуцер 7 в верхнюю часть цилиндра 8 поршень 4 перемещается вниз и штоком 3 отжимает тарелку / клапана, преодоле­вая усилие пружины 9. Чтобы клапан закрылся, выпускают воздух из верхней полости цилиндра. Тарелка под воздействием пружины подни­мается при этом вверх, и уплотнительное кольцо 2 садится на седло, возвращая поршень в верхнее положение. Для управления клапаном вручную предусмотрен маховик 5. При его вращении по часовой стрелке шпиндель 6 перемещается вниз и открывает клапан. Как правило, системы пневмопривода не имеют собственных источни­ков получения сжатого воздуха и используют его из системы сжатого воздуха на судне либо непосредственно от магистрали, либо от заранее заполненных им баллонов.

На рис. 15, б показан клинкет с гидроприводом. Силовой гидро­цилиндр 7 установлен на корпусе /. В цилиндре перемещается поршень 5, соединенный с клинкетным диском штоком 8. Вход последнего в кор­пус и гидроцилиндр уплотнен сальниками 2, 3. Для открытия клинкета масло подводится в нижнюю полость цилиндра по каналу б, а для его закрытия — в верхнюю полость по каналу а. Пробки 4 и 6 служат для выпуска воздуха при заполнении системы маслом. В гидроцилиндр масло подается под давлением по трубкам через специальный распре­делительный орган (золотник). Использование масла в гидроприводах, которое служит рабочей жидкостью, удобно при эксплуатации, по­скольку оно является хорошей смазкой для трущихся поверхностей и не вызывает коррозии стальных деталей.

В состав электропривода управления арматурой входит электро­двигатель или электромагнит. Электродвигатели применяют для кла­панов и клинкетов больших условных проходов, открытие которых тре­бует относительно больших мощностей, а электромагниты - для кла­панов малых условных проходов (до D_y 32). Электромагнитный привод имеет небольшой размер, и его удобно размещать в общем с клапаном корпусе. Электромагнитные клапаны применяют преимущественно в системах сжатого воздуха.

Для контроля за состоянием среды, протекающей по трубопроводам судовых систем, используют манометры, вакуумметры и термометры. Манометрами измеряют давление среды выше атмосферного, а вакуумметрами — ниже атмосферного. Ртутные термометры служат для измерения температуры среды. На шкалах манометров и термометров красной чертой указываются наибольшие допустимые рабочие параметры.

Количество жидкости в цистернах измеряют главным образом измерительными трубами с метрштоками (измерительными рейками) и уровнемерами (указательными колонками и поплавковыми указателями уровня). Уровнемеры применяют в основном для измерения высоты уровня жидкости во вкладных цистернах, устанавливаемых или навешиваемых на фундаменты. Положение уровня жидкости в корпусных цистернах, являющихся неотъемлемой частью корпуса судна, пре­имущественно замеряют с помощью измерительных труб. Типовые конструкции измерительных труб, выведенных на палубу, показаны на рис. 16.

Измерительная труба 4 (рис. 16, а) посредством соединительной муфты 3 крепится к палубной втулке 2, снабженной крышкой 1. Нижний конец трубы закреплен на кронштейне 5. Для измерения уровня жидкости в трубу опускают метршток 7. Чтобы не допустить повреждения обшивки от его ударов, под нижним отверстием трубы приваривают планку 6.

Метрштоки выполняют в виде металлической рейки или складными в виде линейки, состоящей из отдельных звеньев. Они могут быть градуированы в линейных едини-

Рис. 16. Измерительные трубы

цах, единицах объема или массы жидкости. Метршток прикрепляют к крышке измерительной трубы или размещают вблизи трубы. Протарированные для данной емкости метрштоки называются штатными (рис. 16, б).

Измерительные трубы выводят из самых глубоких мест цистерн по прямой линии. При необходимости они могут иметь погибь, не препятствующую прохождению метрштока.

Часто измерительные трубы совмещают с воздушными, обеспечивающими выход воздуха из цистерны при заполнении и подвод атмосферного воздуха при удалении из нее жидкости (рис. 17, а). Измерительная труба 4 крепится к воздушной 2, имеющей отверстие с пробкой 1 для опускания метрштока в цистерну. В верхней части измерительной трубы (под настилом цистерны) сделаны продольные 3 прорези для выхода воздуха.

На рис. 17, б показана воздушная труба, устанавливаемая отдельно на настиле (палубе) цистерны. Чтобы исключить попадание через трубу в цистерну загрязнений или забортной воды, наружный конец ее выполняют в виде гуська (загибают на 180°). Иногда его снабжают защитным колпаком. Воздушные трубы цистерны должны быть выведены из верхней ее части и, как правило, из места, наиболее удаленного от наполнительного трубопровода. Цистерны, простирающиеся от борта до борта, должны оборудоваться воздушными трубами у обоих бортов.

Суммарная площадь сечения воздушных труб цистерны, заполняемой гравитационным способом, должна быть не менее суммарной площади сечения ее наполнительных труб. Площадь сечения воздушных труб цистерны, заполняемой судовыми или береговыми насосами, должна составлять не менее 1,25 площади сечения ее наполнительного трубопровода. При диаметре наполнительного трубопровода менее 50 мм диаметр воздушной трубы может не превышать диамет ра наполнительной трубы. Если цистерна, заполняемая судовыми или береговыми насосами, оборудована переливной трубой, суммарная площадь

сечения воздушных труб цистерны должна быть не менее 1/3 площади сечения наполнительного трубо­провода. Во всех случаях диаметр воздушной трубы для водяных цистерн должен быть не менее 40 мм.

Кроме цистерн для хранения жидкости, воздушными трубами оборудуют также коффердамы, ледовые и кингстонные ящики. Воздушные трубы ледовых и

Рис. 17. Воздушные трубы кингстоновых ящиков снабжают запорными клапан

ми, устанавливаемыми непосредственно на ящиках.

Рис. 18. Уровнемеры

Воздушные и измерительные трубы выполняют из стали или из легкого сплава.

Рассмотрим устройство указательной колонки и поплавкового указателя уровня.

Указательные колонки работают по принципу сообщающихся сосудов. Устройство простейшей колонки для воды дано на рис. 18, а. Цилиндрическая стеклянная трубка 2 диаметром 15x3,5 мм нижним концом закреплена и уплотнена в бронзовом корпусе 1, а верхним герметически соединена с металлической трубкой штуцера 4. Трубка защищена от повреждения кожухом 6. Концы колонки ввернуты в приварыши 5, расположенные на стенке цистерны. Количество воды, находящееся в цистерне, определяют по шкале 3. От цистерны колонку отсоединяют пробкой 7 с помощью насаженной на нее рукоятки 8.

На рис. 18, б приведена схема поплавкового указателя уровня. При изменении вы-соты уровня жидкости в цистерне меняется положение поплавка 4 и противовеса 3, связанных гибким тросиком 2. Для уменьшения трения тросик перемещается по роликам 1. Снаружи цистерны устанавливается градуированная шкала с нулевой точкой наверху и максимальной отметкой внизу. При изменении уровня жидкости перемещается поплавок и связанный с ним тросиком противовес, показывающий на шкале уровень жидкости в цистерне.

В последние годы начали широко внедрять дистанционные указатели уровня различных типов. Ограничимся рассмотрением прибора типа УУЖЭК (указатель уровня жидкости электрический корабельный), предназначенного для измерения в цистернах и отсеках судна уровня воды, жидкого топлива, масла и др. Принцип действия прибора основан на упругих свойствах мембраны 1 (рис. 19, а), прогибающейся под давлением столба жидкости, и преобразовании этого прогиба с помощью передаточного механизма 2 и потенциометра, введенного в цепи датчика и измерителя.

Изменение сопротивлений элементов схемы вызывает изменение токов, протекающих по рамкам магнитоэлектрического измерителя. Стрелка его отклоняется на угол, пропорциональный измерению давления, и показывает уровень по шкале, протарированной в метрах водяного столба (м вод. ст.).

Рис. 19. Датчик прибора типа УУЖЭК

Воспринимающий гидростатическое давление датчик и дистанционный электрический измеритель соединены кабелем 3.

Прибор является виброустойчивым и может работать в условиях качки. Его выпускают с различным диапазоном измерения в пределах 0—10 м. Датчик размещают снаружи цистерны в специальном патрубке с фланцем (рис. 19, б) на уровне, принимаемом условно для данной цистерны за нуль. Допускается установка его внутри цистерны в трубе, как показано на рис. 19, в.

Кроме типовых контрольно-измерительных приборов и устройств, в судовых системах применяют специальные приборы, как, например сигнализаторы уровня, психрометры и др. Они рассматриваются совместно с системами, в которых используются.

Дата добавления: 2017-02-01