Арматура для газа

Арматура для газораспределительных систем: классификация, конструкция, применение и нормативы

Газовая арматура представляет собой совокупность устройств, устанавливаемых на газопроводах, агрегатах, приборах и емкостях, и предназначенных для управления (отключения, распределения, регулирования, смешивания, фазоразделения) потоком транспортируемой среды путем изменения площади проходного сечения. Работа в условиях высокого давления, взрывоопасности среды и требований к абсолютной герметичности предъявляет к газовой арматуре исключительно высокие требования по надежности, безопасности и долговечности.

1. Классификация газовой арматуры

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: функциональному назначению, области применения, конструктивному типу, способу присоединения к трубопроводу, материалу изготовления и классу давления.

1.1. По функциональному назначению

• Запорная: Предназначена для полного перекрытия потока газа. Должна обеспечивать герметичность в затворе согласно классам «А», «В» или «С» по ГОСТ Р 54808-2011. Примеры: краны, задвижки, вентили.
• Регулирующая (редукционная): Предназначена для регулирования параметров газа (давления, расхода) путем изменения расхода через арматуру. Примеры: регуляторы давления (редукторы), запорно-регулирующие клапаны.
• Предохранительная: Автоматически защищает оборудование и трубопроводы от аварийного превышения давления путем сброса излишков газа. Примеры: предохранительные запорные клапаны (ПЗК), предохранительные сбросные клапаны (ПСК).

<

• Отсечная: Быстродействующая арматура для автоматического отключения участка трубопровода при достижении контролируемым параметром заданных значений (например, при утечке).
• Защитная (отключающая): Предназначена для автоматической защиты оборудования при нарушении режима работы, но без сброса среды. Примеры: обратные клапаны, отсечные клапаны.
• Конденсатоотводчики: Автоматически удаляют конденсат, скапливающийся в низких точках газопровода.
• Комбинированная: Сочетает несколько функций. Примеры: фильтры-регуляторы (ФРГ), запорно-регулирующие клапаны.

1.2. По области применения и месту установки

• Магистральная: Устанавливается на магистральных газопроводах высокого и среднего давления. Характеризуется большими проходными диаметрами (Ду 100-1400 и более), высоким рабочим давлением (до 12 МПа) и, как правило, электроприводом.
• Распределительная (сетевая): Применяется в распределительных сетях среднего и низкого давления (городские газовые сети, промпредприятия). Диапазон диаметров Ду 15-400, давление до 1.2 МПа.
• Объектовая (вводная): Устанавливается на газопроводах-вводах к конкретным объектам (промышленные котельные, жилые дома). Включает в себя узлы учета, регулирующие пункты (ГРП, ГРУ).
• Резервуарная и цистерная: Для установки на емкостях хранения (газгольдеры, цистерны СУГ).
• Бытовая: Арматура для подключения и управления газовыми приборами (плиты, котлы).

1.3. По конструктивному типу запорного органа

• Краны: Запорный орган имеет форму тела вращения (пробки, шара, конуса) с проходным отверстием, который поворачивается вокруг своей оси. Наиболее распространены шаровые краны (полнопроходные и стандартнопроходные).
• Задвижки: Запорный орган в виде клина, диска или листа перемещается перпендикулярно потоку среды. Применяются преимущественно на магистральных трубопроводах больших диаметров.
• Вентили (клапаны запорные): Запорный орган (золотник) перемещается параллельно оси потока, садясь на седло. Обеспечивают более высокую герметичность по сравнению с задвижками, но имеют большее гидравлическое сопротивление.
• Обратные клапаны: Пропускают газ только в одном направлении, автоматически закрываясь при обратном потоке. Бывают подъемными (золотниковыми) и поворотными (захлопками).

2. Конструктивные особенности и материалы

Конструкция арматуры определяется ее назначением, давлением, диаметром и коррозионной активностью среды. Основные требования: прочность, герметичность, ремонтопригодность, безопасность.

2.1. Корпусные материалы

• Углеродистая сталь (20, 25Л): Для рабочих давлений до 1.6 МПа и температур от -40 до +400°C. Применяется в сетевой и объектовой арматуре.
• Легированная сталь (09Г2С, 12Х18Н9Т, 20ФЛ): Для низких температур (до -60°C) и высоких давлений (магистральная арматура). Нержавеющие стали используются для агрессивных сред.
• Ковкий чугун (КЧ): Для арматуры низкого давления (до 0.6 МПа) и диаметром до Ду 200. Обладает хорошими литейными свойствами.
• Высокопрочный чугун (ВЧШГ): По прочности сопоставим со сталью, обладает высокой коррозионной стойкостью. Применяется для давления до 1.6 МПа.
• Цветные металлы и сплавы: Латунь, бронза – для бытовой арматуры, приборных линий, уплотнительных колец.

2.2. Уплотнительные материалы

Герметичность – критически важный параметр. Уплотнения делятся на сальниковые (подвижное соединение штока с крышкой) и затворные (неподвижное соединение запорного органа с седлом).

• Сальниковые уплотнения: Используются графитовые, фторопластовые (PTFE) набивки, реже – Асбест (с ограничениями).
• Уплотнения затвора:
  • Металл-по-металлу: для высоких температур.
  • Эластомеры (NBR, EPDM, FKM): для температур до +150°C.
  • Фторопласт (PTFE): химически инертен, широкий температурный диапазон.
• Уплотнения фланцевых соединений: Плоские, овальные, восьмигранные прокладки из стали, паронита, фторопласта.

2.3. Приводы арматуры

• Ручной: Маховик, редуктор, трещотка. Для арматуры малых и средних диаметров.
• Электрический (ЭП): Позволяет автоматизировать управление, интегрировать в системы АСУ ТП. Обязателен для магистральных линий и критичных узлов.
• Пневматический и гидравлический: Используются на взрывоопасных объектах, где применение ЭП нежелательно, или для обеспечения высокого быстродействия.
• Привод с электромагнитным управлением (соленоидный клапан): Для отсечной и предохранительной арматуры малых диаметров.

3. Нормативная база и стандарты

Проектирование, производство, монтаж и эксплуатация газовой арматуры регламентируется комплексом национальных и международных стандартов.

Основные нормативные документы на газовую арматуру

Область регулирования	Нормативный документ	Краткое содержание
Общие требования	ГОСТ Р 53672-2009 (ИСО 14313:2007)	Арматура трубопроводная для нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия.
Герметичность затвора	ГОСТ Р 54808-2011 (EN 12266-1:2003)	Классы и нормы герметичности затворов арматуры.
Фланцевые соединения	ГОСТ 33259-2015 (EN 1092-1)	Фланцы стальные приварные встык для трубопроводов. Технические условия.
Пожарная безопасность	ГОСТ Р 53673-2009 (ISO 10497:2004)	Испытания на огнестойкость.
Безопасность	Технический регламент ТР ТС 032/2013	О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением.
Производство и испытания	ГОСТ 9544-2015	Нормы герметичности затворов. Устанавливает классы «А», «В», «С» и «СЛ».

4. Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж газовой арматуры должен выполняться специализированными организациями, имеющими соответствующие допуски СРО. Ключевые этапы:

• Подготовка: Проверка паспорта, маркировки, комплектности, внешний осмотр на отсутствие повреждений.
• Установка: Арматура монтируется на опоры для исключения нагрузок на корпус. Направление потока должно соответствовать стрелке на корпусе. Фланцевые соединения затягиваются крест-накрест с контролем момента.
• Обвязка: Перед регулирующей и предохранительной арматурой обязательна установка фильтров для защиты от механических примесей.
• Испытания: После монтажа участок подвергается гидравлическим (пневматическим) испытаниям на прочность и плотность в соответствии с СП 62.13330.2011.
• Эксплуатация: Включает периодический осмотр, диагностику состояния, проверку срабатывания, смазку штоков и резьбовых частей. Регламент ТО определяется производителем и правилами эксплуатации.

5. Тенденции и инновации

• Цифровизация и интеллектуализация: Оснащение арматуры датчиками положения, крутящего момента, давления с передачей данных в SCADA-системы. Прогнозное обслуживание на основе анализа данных.
• Бессальниковая арматура (сильфонная): Применение сильфонов для герметизации штока, что полностью исключает утечки через сальниковое уплотнение. Критически важно для токсичных и взрывоопасных сред.
• Компактные и комбинированные устройства: Развитие блочных конструкций (например, ГРПБ – блочный газорегуляторный пункт), объединяющих в одном корпусе фильтр, регулятор, ПЗК и ПСК.
• Новые материалы: Использование нано-модифицированных покрытий для увеличения износостойкости пар трения, композитных материалов для уплотнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1. Какой класс герметичности затвора должен быть у запорной арматуры на газопроводе среднего давления?

Для газопроводов среднего и высокого давления, согласно требованиям СП 62.13330.2011 и типовым проектным решениям, запорная арматура должна обеспечивать класс герметичности затвора не ниже «А» по ГОСТ 9544-2015 (допустимая утечка – 0 см³/мин на условный диаметр). На ответственных узлах (отсекатели на вводах в здания, арматура перед ГРП) часто требуется класс «АА» (нулевая утечка при более жестких испытаниях).

В2. В чем принципиальная разница между ПЗК и ПСК?

Предохранительный запорный клапан (ПЗК) предназначен для автоматического отключения подачи газа при выходе контролируемого параметра (давления на входе/выходе) за установленные пределы. Газ после срабатывания ПЗК не сбрасывается в атмосферу. Предохранительный сбросной клапан (ПСК) предназначен для автоматического сброса излишков газа в атмосферу при превышении давления, тем самым защищая систему от разрушения. После снижения давления до значения закрытия, ПСК закрывается, и подача газа не прекращается. Эти виды арматуры часто работают в паре в ГРП.

В3. Можно ли использовать шаровой кран в качестве регулирующего?

Нет, это категорически запрещено. Шаровые краны, особенно полнопроходные, предназначены только для двух позиций: «открыто» и «закрыто». Работа в промежуточном положении приводит к кавитационному износу сферы и седел, образованию задиров, потере герметичности и, как следствие, утечке газа. Для регулирования расхода или давления применяется специальная регулирующая арматура (регуляторы давления, клапаны с профилированным плунжером).

В4. Как часто необходимо проводить техническое обслуживание и проверку срабатывания газовой арматуры?

Периодичность регламентных работ устанавливается заводом-изготовителем и указана в паспорте изделия, а также регламентируется местными инструкциями. В общем случае:

• Внешний осмотр в процессе обходов – ежесменно/ежедневно.
• Плановое ТО с разборкой, ревизией, заменой уплотнений – 1 раз в 1-3 года (зависит от наработки и среды).
• Проверка срабатывания и времени закрытия/открытия для арматуры с ЭП или ПЗК/ПСК – не реже 1 раза в 6 месяцев (для критичных систем – чаще).
• Гидравлические испытания на прочность и плотность – при вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта.

В5. Каковы основные критерии выбора между стальной и чугунной арматурой для сетей низкого давления?

Выбор газовой арматуры является ответственной инженерной задачей, от корректности которой зависит безопасность и бесперебойность работы всей газораспределительной системы. Необходим комплексный учет всех параметров: рабочих условий, нормативных требований, надежности конструкции и экономической целесообразности.