Арматура для газоснабжения

Арматура для газоснабжения: классификация, требования, применение

Арматура для газоснабжения представляет собой совокупность устройств, устанавливаемых на газопроводах, агрегатах, приборах учета и регулирования, и предназначенных для управления (пуска, остановки, регулирования, распределения) потока транспортируемой среды путем изменения площади проходного сечения. Работа в условиях повышенной опасности, связанной с взрыво- и пожароопасностью транспортируемого газа, предъявляет к газовой арматуре исключительно высокие требования по герметичности, надежности, долговечности и безопасности.

1. Классификация арматуры для газоснабжения

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам, определяющим конструкцию и область применения.

1.1. По функциональному назначению

• Запорная арматура: Предназначена для полного перекрытия потока газа. Должна обеспечивать герметичность в закрытом положении. Основные типы: краны, задвижки, клапаны (вентили).
• Регулирующая арматура: Служит для изменения и поддержания заданных параметров газа (давления, расхода). К ней относятся регуляторы давления (редукторы), запорно-регулирующие клапаны, дросселирующая арматура.
• Предохранительная арматура: Автоматически защищает систему от аварийного превышения давления. Основные виды: предохранительные сбросные клапаны (ПСК) и обратные клапаны, предотвращающие обратный поток среды.
• Отключающая арматура: Автоматически перекрывает поток газа при достижении заданных критических параметров (например, при утечке, отрыве газового прибора). К ним относятся электромагнитные (соленоидные) клапаны и отсекатели с пьезоэлектрическим или мембранным приводом.
• Контрольная и сигнальная арматура: Позволяет контролировать уровень среды, отбирать пробы, определять давление. Это пробоотборные краны, указатели уровня, импульсные устройства для датчиков.
• Фазоразделительная арматура: Предназначена для автоматического разделения фаз среды (например, отделения конденсата). Конденсатосборники, маслоотделители.

1.2. По области применения и рабочему давлению

В соответствии с нормативными документами (СП 62.13330.2011, ГОСТ 33259-2015) арматура подразделяется по месту установки:

• Арматура для наружных газопроводов: Устанавливается на подземных и надземных газопроводах от магистральных до распределительных сетей. Рабочее давление от 0,6 МПа до 1,2 МПа (для магистральных) и до 0,6 МПа (для распределительных).
• Арматура для внутренних газопроводов: Устанавливается внутри зданий на газопроводах, подводящих газ к приборам. Рабочее давление, как правило, не превышает 0,3 МПа (для природного газа низкого давления).
• Арматура для баллонных установок СУГ: Специализированная арматура для сжиженных углеводородных газов (пропан-бутан), включая редукторы, клапаны баллонные, предохранительные устройства.
• Арматура для приборов учета и регулирования (ПУРГ): Комплексы арматуры, устанавливаемые на газорегуляторных пунктах (ГРП, ГРУ) и шкафах, включающие фильтры, регуляторы, предохранительные клапаны, запорные устройства.

1.3. По способу присоединения к трубопроводу

• Фланцевое (ГОСТ 33259-2015). Наиболее распространено для трубопроводов DN≥50 мм.
• Муфтовое (резьбовое). Применяется для малых диаметров (DN≤50 мм) на внутренних газопроводах.
• Приварное. Обеспечивает абсолютную герметичность, используется на ответственных участках, но усложняет демонтаж.
• Цапковое и штуцерное. Чаще используется в контрольно-измерительной аппаратуре.

2. Конструктивные типы арматуры и их особенности

2.1. Запорная арматура

Краны шаровые (ГОСТ 28343-89, ГОСТ 9702-2021): Наиболее распространенный тип запорной арматуры для газоснабжения. Запорный элемент – сферическая пробка (шар) со сквозным отверстием. При повороте шара на 90° поток открывается или перекрывается.

• Преимущества: Высокая герметичность (класс А по ГОСТ 9544-2015), малое гидравлическое сопротивление, простота управления, быстрое срабатывание.
• Материалы корпуса: Углеродистая сталь (для наружных сетей), латунь, нержавеющая сталь (для внутренних сетей).
• Исполнение: Полнопроходное (bore full) и стандартнопроходное (reduced bore). Для газовых сетей предпочтительны полнопроходные краны.
• Управление: Ручное (рычаг, рукоятка-бабочка), механизированное (с редуктором, электроприводом, пневмоприводом).

Задвижки (ГОСТ 9698-2021): Запорный орган перемещается перпендикулярно потоку. В газоснабжении применяются, как правило, шиберные (ножевые) задвижки для отключения участков трубопроводов среднего и высокого давления.

• Особенности: Значительная строительная длина, наличие сальникового уплотнения штока, необходимость технического обслуживания.

Клапаны запорные (вентили) (ГОСТ 33259-2015): Запорный орган (золотник) перемещается параллельно оси потока. Применяются реже, в основном в качестве вспомогательной арматуры на контрольно-распределительных пунктах, в обвязке регуляторов.

2.2. Регулирующая и предохранительная арматура

Регуляторы давления (редукторы): Автоматические устройства, поддерживающие постоянное выходное давление независимо от изменения входного давления и расхода газа. Ключевые параметры: Pвх max, Pвых (диапазон настройки), пропускная способность (Kvs).

Таблица 1. Типы регуляторов давления газа

Тип регулятора	Принцип действия	Область применения
Регулятор прямого действия	Управляющая энергия поступает от самой регулируемой среды. Чувствительный элемент (мембрана) напрямую воздействует на запорный орган.	Бытовые газовые редукторы для баллонов СУГ, индивидуальные регуляторы для котлов (например, РДГ, РДСГ).
Регулятор непрямого действия (пилотный)	Использует внешний источник энергии или усилитель (пилот). Основная мембрана управляется командным давлением от пилотного регулятора.	Промышленные ГРП, коммерческий учет, сети среднего и высокого давления. Обладает высокой точностью и стабильностью.

Предохранительные запорные клапаны (ПЗК): Автоматически отключают подачу газа при выходе контролируемого параметра (давления) за установленные пределы. Бывают нормально-открытые и нормально-закрытые. Управление – пружинное, мембранное, с электромагнитным приводом.

Предохранительные сбросные клапаны (ПСК): Защищают систему от разрушения, сбрасывая избыток газа в атмосферу или факельную линию. Настраиваются на давление срабатывания, не превышающее 1,15 от рабочего давления.

Обратные клапаны: Предотвращают обратный поток газа. По конструкции бывают подъемными (тарельчатыми) и поворотными (захлопками). Устанавливаются после редукторов, на вводах в здания, перед счетчиками.

3. Ключевые требования и материалы

3.1. Требования к герметичности

Герметичность – важнейший показатель газовой арматуры. Нормируется для запорной арматуры классами герметичности по ГОСТ 9544-2015. Для газа применяются самые высокие классы (А, АА – нулевая протечка). Испытания проводятся на стендах с инертным газом или воздухом под контролем с помощью мыльной эмульсии или приборов.

3.2. Материалы изготовления

• Корпусные детали: Углеродистая сталь (литье, поковка) – для наружных сетей высокого давления; Ковкий чугун (не используется на газопроводах высокого давления внутри зданий согласно нормам); Латунь, бронза – для внутренних газопроводов низкого давления, бытовой арматуры; Нержавеющая сталь – для агрессивных сред, специальных условий.
• Уплотнительные материалы: Для подвижных соединений (сальники) применяется терморасширенный графит, PTFE. Уплотнения затвора в шаровых кранах – фторопластовые кольца (PTFE, RPTFE), усиленные наполнителями. Для низких температур – уплотнения из специальных морозостойких материалов.

3.3. Климатическое исполнение и защита

Арматура для наружной установки должна соответствовать климатическому исполнению (У, УХЛ, ХЛ) и иметь категорию размещения (1-5 по ГОСТ 15150). Приводная арматура должна иметь степень защиты оболочки не ниже IP54. Для подземной установки применяются краны в стальном защитном кожухе с удлиненным штоком, выведенным в колодец.

4. Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж газовой арматуры должен производиться специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии, в строгом соответствии с проектной документацией и ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления».

• Установка: Арматура монтируется на прямых участках трубопровода, без нагрузки от веса труб. Обеспечивается доступ для управления и обслуживания. Направление потока должно соответствовать стрелке на корпусе.
• Обслуживание: Включает периодический осмотр, проверку герметичности, смазку механизмов (если предусмотрено), очистку фильтров, проверку срабатывания предохранительных и отключающих устройств. Для шаровых кранов запрещается использование смазок, не рекомендованных производителем.
• Ремонт: Большинство современных шаровых кранов – неразборные (непригодные к ремонту). Ремонтопригодная арматура (задвижки, некоторые клапаны) ремонтируется путем замены уплотнений, притирки седел.

5. Нормативная база и стандартизация

Проектирование, производство, поставка и монтаж арматуры для газоснабжения регламентируется комплексом национальных и межгосударственных стандартов:

• ГОСТ 33259-2015 «Арматура трубопроводная. Общие технические условия».
• ГОСТ 9544-2015 «Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов».
• ГОСТ 28343-89 «Краны шаровые для газопроводов. Технические условия».
• ГОСТ 9702-2021 «Краны шаровые. Общие технические условия».
• СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» (актуализированная редакция СНиП 42-01-2002).
• Технические регламенты Таможенного союза (ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается «газовый» кран от «водяного»?

Газовые шаровые краны имеют ряд конструктивных отличий: более высокий класс герметичности затвора (А или АА); специальные уплотнительные материалы, совместимые с углеводородными газами и стойкие к их диффузии; часто – пожаробезопасное исполнение (fire-safe), обеспечивающее герметичность при пожаре; конструкция, исключающая искрообразование при управлении; цветовая маркировка (желтая рукоятка или корпус) и маркировка «Газ» («Gas»). Использование водяной арматуры на газопроводах запрещено.

2. Как часто нужно обслуживать шаровой кран на газопроводе?

Согласно регламентам эксплуатации газового хозяйства, профилактический осмотр и проверка работоспособности запорной арматуры на наружных газопроводах проводится не реже 1 раза в 6 месяцев, на внутренних – не реже 1 раза в месяц (визуально). Полная диагностика с проверкой герметичности на закрытие, состояние уплотнений штока и привода проводится в сроки, установленные производителем (обычно 1 раз в 3-5 лет или после определенного количества циклов). Неразборные краны не обслуживаются, а подлежат замене при обнаружении неисправности.

3. Можно ли устанавливать шаровой кран скрыто (в стену)?

Установка запорной газовой арматуры скрыто (в стену, под обшивку, в непроницаемые короба) категорически запрещена правилами безопасности (СП 62.13330.2011). Кран должен быть расположен в доступном для осмотра, обслуживания и оперативного отключения месте. Допускается установка в специальные вентилируемые шкафы или ниши с дверцами, имеющими отверстия для вентиляции.

4. Что такое «пожаробезопасное исполнение» (fire-safe) арматуры?

Это конструктивное исполнение, при котором арматура в случае пожара (воздействия пламени) сохраняет способность к герметичному перекрытию потока в течение регламентированного времени (обычно 30 минут) после испытания огнем. Это достигается за счет применения дополнительных металлических седел, которые вступают в контакт с шаром при выгорании основного полимерного уплотнения. Такое исполнение является обязательным для арматуры на многих промышленных объектах и магистральных газопроводах.

5. Как правильно выбрать диаметр (DN) и пропускную способность (Kvs) регулятора давления?

Выбор осуществляется расчетным путем на основе следующих данных: максимальный и минимальный расход газа объектом (Qmax, Qmin); давление на входе в регулятор (P1 min/max); требуемое давление на выходе (P2); плотность газа. Диаметр условного прохода (DN) выбирается по диаметру трубопровода, но главным критерием является Kvs – коэффициент пропускной способности при полностью открытом клапане. Kvs регулятора должен быть таким, чтобы при рабочих расходах степень открытия клапана находилась в диапазоне 30-80%, что обеспечивает точность регулирования и устойчивость работы. Окончательный подбор осуществляется с использованием номограмм или программных средств производителя регуляторов.

6. Почему обратный клапан часто «стучит» при работе газового котла?

Характерный стук (щелчки) в такт включению/выключению горелки котла свидетельствует о работе обратного клапана подъемного типа. При резком пуске или остановке горелки возникают гидравлические удары или колебания давления, вызывающие мгновенное срабатывание (отрыв и удар о седло) тарелки клапана. Это может указывать на слишком чувствительную (легкую) тарелку, износ направляющих, или на наличие значительных пульсаций в сети. Явление требует диагностики, так как постоянные удары приводят к разрушению клапана.