Microsoft Word - Armatura przemysłowa

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Przedmiot: Laboratorium Materiałoznawstwa

Temat: Armatura instalacyjna i przemysłowa -

materiały

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z rodzajami armatury wchodzącymi w skład różnych

instalacji oraz materiałami stosowanymi do ich wykonywania.
Elementem praktycznym ćwiczenia jest zapoznanie się z przygotowanymi eksponatami
(przekrojami zaworów), rozpoznanie zastosowanych materiałów do budowy poszczególnych
elementów zaworów oraz zrozumienie przeznaczenia i zasady ich działania.

Sprawozdanie z ćwiczenia

W ramach sprawozdania studenci rysują odręcznie wybrany przez siebie rodzaj armatury zgodnie
z obowiązującymi zasadami rysunku technicznego oraz opisują:

1.  Przeznaczenie i zastosowanie wybranego elementu armatury,
2.  Zasadę działania
3.  Wykaz części składowych
4.  Rodzaje (i oznaczenie) materiałów zastosowanych do wykonania poszczególnych części

składowych wybranego elementu armatury.

Każda instalacja niezależnie od jej przeznaczenia składa się z następujących

elementów:

1. Przewodów (rur) służących do transportu danego medium
2. Urządzeń wprawiających w ruch i/lub podnoszących ciśnienie (pomp, sprężarek,

wentylatorów, dmuchaw)

3. Układów zabezpieczających
4. Armatury służącej do sterowania przepływem czynnika

5. Osprzętu do którego można zaliczyć: kompensatory, podpory pod rurociągi,

izolacje ciepło i zimnochronne, filtry, odpowietrzenia , odwodnienia,

6. Urządzenia AKPiA (Aparatura Kontrolno Pomiarowa i Automatyka) czyli

czujniki ciśnienia , temperatury, składu substancji, wskaźniki poziomu, zużycia
energii etc.

Armatura

Armatura służy do sterowania pracą instalacji. Sterowanie polega na zamykaniu bądź

otwieraniu przepływu czynnika, regulacji: przepływu, ciśnienia, temperatury, oddzielania od siebie
faz (odwadniania, odpowietrzania, odmulania, odsalania), wskazywania i/lub rejestracji
parametrów roboczych takich jak: ciśnienie, różnica ciśnień, temperatura, wielkość przepływu,
ilość czynnika (np. poziom wody w walczaku), wykonywania pomiarów itp.

Armaturę można podzielić w zależności od rodzaju instalacji której ma służyć, lub

w zależności od spełnianej funkcji (niezależnie od rodzaju instalacji) na armaturę:

1.  Zaporową
2.  Zabezpieczającą
3.  Regulacyjną
4.  Oddzielającą
5.  Wskazująco-pomiarową

Różny może być sposób sterowania armaturą. Zawory mogą być otwierane i zamykane

ręcznie (przez obrót kółka ręcznego, przez przekładnie mechaniczne – przy większych średnicach)
lub za pomocą różnego rodzaju siłowników.

Zależnie od rodzaju medium ( w tym jego agresywności), warunków pracy, parametrów

takich jak: temperatura i ciśnienie zawory mogą być wykonywane z różnych materiałów. Korpusy
i pokrywy zaworów ze względu na skomplikowane kształty wykonuje się w formie odlewów.
Odlewy wykonuje się najczęściej z żeliwa (szarego, ciągliwego, sferoidalnego, stopowego) bądź ze
staliwa (węglowego, stopowego), brązu, mosiądzu, aluminium, ołowiu itp.

Dla wyższych ciśnień i temperatur korpusy i pokrywy zaworów mogą być wykonywane z

odkuwek stalowych częściowo spawanych. Dla specjalnych zastosowań wykonuje się korpusy i
pokrywy zaworów z gumy, porcelany, tworzyw sztucznych lub innych materiałów.

Armatura zaporowa

Armatura zaporowa służy do zamykania bądź otwierania przepływu czynnika.
Należą do niej:

1.  Zawory,
2.  Zasuwy,
3.  Kurki.

Większość zaworów projektowana jest w ten sposób, że napływ czynnika odbywa się „pod

grzybek”. Są to tak zwane zawory nieodciążone ponieważ do ich zamknięcia trzeba działać dużą
siłą, aby pokonać całkowitą siłę pochodzącą od ciśnienia roboczego. Dla zmniejszenia sił
potrzebnych do otwarcia zaworu czasami stosuje się specjalne zawory częściowo, lub całkowicie
odciążone. W tego typu zaworach napływ czynnika odbywa się „na grzybek”.

Na każdym zaworze jest zaznaczony za pomocą strzałki kierunek przepływu czynnika.

Montaż zaworu niezgodnie z kierunkiem przepływu może skutkować zniszczeniem zaworu,

bądź jego nieprawidłowym działaniem.
Zawory stosuje się zwykle do małych i średnich przepływów oraz średnich i wysokich
(najwyższych) ciśnień.

Zawór składa się z następujących elementów:

1.  Korpusu,
2.  Pokrywy
3.  Urządzenia zamykającego, w skład którego wchodzą następujące elementy: grzybek,

gniazdo, wrzeciono, pokrętło, pierścień uszczelniający w korpusie, nasada kozłowa (lub
mostek) w pokrywie zaworu.

4. Urządzenia dławiącego w skład którego wchodzą: dławik, komora dławika, śruby dławika

(najczęściej z łbem młoteczkowym, szczeliwo.

Ze względu na kierunek przepływu można podzielić zawory na:

 Zawory proste
 Zawory kątowe

Ze względu na kształt kadłuba można podzielić zawory na:

  Zawory kuliste
  Zawory owalne
  Zawory skośne

Ze względu na rodzaj elementu zamykającego można podzielić zawory na:

  Zawory grzybkowe
  Zawory tłokowe
  Zawory przeponowe
  Zawory iglicowe

Zasuwy

Zasuwy stosowane są do niskich i średnich ciśnień oraz wysokich przepływów.

Ze względu na kształt kadłuba można podzielić zasuwy na:

  Zasuwy płaskie
  Zasuwy owalne
  Zasuwy okrągłe

Zasuwy płaskie stosuje się przy niskich ciśnieniach, owalne przy średnich, a okrągłe przy
wysokich.

Ze względu na rodzaj elementu zamykającego (zawieradła) zasuwy można podzielić na:

 Zasuwy klinowe
 Zasuwy równoległe (płytowe)

Kurki

Kurki należą do armatury z obrotowym elementem zamykającym. Klasyczne kurki to kurki
gazowe z elementem zamykającym wykonanym w kształcie stożka Tego typu kurki stosowane są
dla małych i średnich przepływów przy niskich ciśnieniach.
Inną grupę stanowią tzw. kurki kulowe w których zamykadłem jest kula z wykonanym otworem.
Średnica otworu wykonanego w kuli z reguły jest równa średnicy przyłączeniowej (wewnętrznej)
rury instalacyjnej do której przymocowany jest kurek. W związku z tym opory hydrauliczne kurka
kulowego są w przybliżeniu równe oporom hydraulicznym rurociągu.
Ze względu na swoje właściwości kurki kulowe montowane są w nowych i modernizowanych
instalacjach zamiast zaworów. W praktyce często mówi się na nie zawory kulowe.

Armatura zabezpieczająca

Armatura zabezpieczająca służy do zabezpieczania instalacji przed nadmiernym wzrostem
ciśnienia (- są to zawory bezpieczeństwa), lub przed zmianą kierunku przepływu czynnika –(należą
do nich zawory zwrotne).

Zawory bezpieczeństwa

Do zabezpieczania instalacji przed nadmiernym wzrostem ciśnienia służą zawory bezpieczeństwa,
należą do nich:

1.  Zawory bezpieczeństwa ciężarkowe,
2.  Zawory bezpieczeństwa sprężynowe,
3.  Zawory bezpieczeństwa membranowe.

Zawory bezpieczeństwa działają w ten sposób, że przy przekroczeniu ciśnienia ustawionego na

zaworze o 10% lub więcej  zawór osiąga pełną przepustowość (przepływa przez niego
obliczeniowa ilość czynnika). Natomiast początek otwarcia następuje przy ciśnieniu równym
ciśnieniu ustawionym  na zaworze.  W przypadku przekroczenia ustawionego ciśnienia na zaworze
następuje: podniesienie ciężarka, ugięcie sprężyny lub membrany i wyrzut czynnika na zewnątrz,
aż do spadku ciśnienia do poziomu projektowanego ciśnienia pracy instalacji. Zawory
bezpieczeństwa działają sporadycznie i tylko w stanach awaryjnych. Jeżeli instalacja jest
prawidłowo eksploatowana, to przez cały czas jej pracy może być tak, że nigdy nie zadziała zawór
bezpieczeństwa.

Zawory bezpieczeństwa mogą być:

1. Otwarte
2. Zamknięte

Zawory bezpieczeństwa otwarte charakteryzują się tym, że upuszczają nadmiar czynnika

bezpośrednio do otoczenia. Mogą więc być stosowane do czynników nie zagrażających życiu i
zdrowiu ludzi n.p. powietrza, gazów obojętnych (niepalnych i nietoksycznych).
Dla czynników stanowiących zagrożenie takich jak para, woda gorąca itp. stosuje się zawory
bezpieczeństwa zamknięte, z których nadmiar czynnika odprowadzany jest pod kontrolą (n.p.
gorąca woda do studzienki schładzającej, a potem po wystudzeniu do kanalizacji).

Zawory bezpieczeństwa dzielą się na:

1. Normalnoskokowe
2. Pełnoskokowe

Zawory bezpieczeństwa normalnoskokowe stosuje się do czynników nieściśliwych (n.p. woda
glikol, olej). Do upustu czynników ściśliwych (takich jak: sprężone powietrze, para wodna) stosuje
się zawory pełnoskokowe, gdyż przy rozprężaniu do ciśnienia atmosferycznego zwiększa się ich
objętość i musi być duży prześwit zaworu.

Zawory zwrotne

Zadaniem zaworu zwrotnego jest pozwolenie na przepływ czynnika tylko w jednym kierunku. Ze
względu na kierunek przepływu zawory zwrotne dzielimy na:

1. Zawory zwrotne poziome
2. Zawory zwrotne pionowe

Ze względu na rodzaj zamykadła zawory zwrotne dzielimy na:

1. Zawory klapowe
2. Zawory grzybkowe

We wszystkich układach pompowych za pompą (na przewodzie tłocznym) muszą być montowane
zawory zwrotne w celu niedopuszczenia do przepływu wstecznego pompowanego czynnika przy
nie pracującej pompie. Często montuje się zawory zwrotne przed króćcem wlotowym pompy (są to
tzw. smoki ssawne lub kosze ssawne). Ich zadaniem jest niedopuszczanie do zapowietrzenia się
pomp w czasie postoju. Większość pomp wirowych stosowanych w instalacjach nie ma zdolności
do zasysania pompowanej cieczy i muszą być one przed uruchomieniem zalane. Stosowanie
zaworów zwrotnych na ssaniu pomp zmniejsza częstotliwość ich zalewania.
Ponieważ zawsze za pompą musi być zamontowany zawór zwrotny, niektórzy producenci pomp w
korpusach pomp umieszczają gotowe zawory zwrotne. Z reguły razem z zaworem zwrotnym
montuje się zawór odcinający, czasami zamiast dwóch oddzielnych zaworów montuje się jeden
zawór zaporowo-zwrotny, który pełni funkcję zaworu zaporowego i zwrotnego.

Armatura regulacyjna

Armatura regulacyjna służy głównie do regulacji trzech wielkości: przepływu, ciśnienia i
temperatury.
Do regulacji przepływu służą tak zwane zawory dławiące, do regulacji ciśnienia służą zawory
redukcyjne, natomiast do regulacji temperatury służą regulatory temperatury w tym tzw.
termostaty.
Główna różnica w budowie armatury regulacyjnej polega na kształcie zamykadła, które nie ma
kształtu grzybka jak w zaworach zaporowych lecz ma kształt tłoczka, stożka, iglicy itp. – bardzo
często z dodatkowymi wycięciami dla zapewnienia odpowiedniej charakterystyki zaworu. Czasem
zawory te posiadają zawieradła w kształcie grzybka, ale odpowiednio wyprofilowanego – dla
uzyskania właściwej charakterystyki przepływowej.

Zawory redukcyjne

Zawory redukcyjne mogą być bezpośredniego działania oraz automatycznie regulujące otwarcie w
zależności od zmian ciśnień przed i za zaworem.
Na przyłączach węzłów cieplnych stosuje się regulatory różnicy ciśnienia z ograniczeniem
przepływu. Zadaniem ich jest utrzymywanie stałej różnicy ciśnienia w węźle niezależnie od zmian
wielkości ciśnień w sieci oraz niedopuszczenie do przepływu większego, niż wynika to z tzw.
mocy zamówionej dla węzła. Realizowane jest to poprzez doprowadzenie przewodami
impulsowymi ciśnienia z dwóch stron do przestrzeni nad i pod membraną.

Zawory dławiące

Zawory dławiące mają za zadanie zmniejszenie przepływu czynnika. Przykładowo funkcję taką
spełnia zawór palnika gazowego montowany na turystycznej kuchence gazowej.

Regulatory temperatury

Regulatory temperatury mają za zadanie utrzymywanie zadanej temperatury (termostaty), lub
regulację temperatury zgodną z tzw „krzywą regulacyjną”.
Temperatura ciepłej wody użytkowej regulowana jest zaworem termostatycznym , którego
zadaniem jest utrzymywanie stałej temperatury + 55 ˚C.

Zadaniem przygrzejnikowych zaworów regulacyjnych jest utrzymywanie stałej temperatury w
zależności od zadanej przez użytkownika wielkości. Odbywa się to w ten sposób, że grzybek
zaworu połączony jest z mieszkiem wypełnionym specjalnym płynem o dużym współczynniku
rozszerzalności. Jeżeli po ustawieniu pokrętłem żądanej temperatury nastąpi jej zmiana, to płyn
zawarty w mieszku na skutek tej zmiany będzie powodował otwieranie, bądź zamykanie grzybka
zaworu, tak aby przez cały czas była utrzymywana zadana temperatura w pomieszczeniu.

Armatura oddzielająca

Armatura oddzielająca ma za zadanie oddzielenie od siebie dwóch faz. Do oddzielania fazy stałej
od fazy ciekłej lub gazowej służą:

1. Filtry,
2. Odmulacze, odmulniki lub osadniki

Filtry

Filtry są to urządzenia najczęściej wyposażone we wkłady siatkowe. Na siatkach zatrzymywane są
zanieczyszczenia mechaniczne o wielkościach większych od oczek siatek.
Skuteczność filtracji można poprawić przez stosowanie magnesów stałych służących do
zatrzymywania zanieczyszczeń o własnościach ferromagnetycznych.

Odmulacze, odmulniki lub osadniki

Odmulacze, odmulniki lub osadniki są to urządzenia większe gabarytowo od filtrów ( o dużych
pojemnościach wodnych) w których następuje wielostopniowy proces filtracji na przykład przez
wykorzystanie: działania siły odśrodkowej, zjawiska sedymentacji, wkładów siatkowych lub
włóknin filtracyjnych oraz magnesów stałych.

Przy napełnianiu bądź opróżnianiu instalacji muszą być otwierane bądź zamykane zawory:

1.  Odpowietrzające,
2.  Napowietrzające
3.  Odwadniające

W instalacjach parowych występuje skraplanie się pary (szczególnie przy uruchamianiu instalacji
gdy para podgrzewając zimne ścianki rur ulega skropleniu).
Woda w instalacjach parowych jest niepożądana i musi być z niej usunięta. Do tego celu służą:

1.  Wodoodzielacze
2.  Odwadniacze termiczne
3.  Odwadniacze termodynamiczne
4.  Odwadniacze pływakowe z pływakiem otwartym
5.  Odwadniacze pływakowe z pływakiem zamkniętym

Wodoodzielacze

Wodoodzielacze służą do oddzielania wody od pary w instalacjach parowych. (do osuszania pary).
Działają one w ten sposób, że para z kropelkami skroplin uderza o specjalną przegrodę. Kropelki
wody wytrącają się na przegrodzie, oddzielają się od pary i odprowadzane są grawitacyjnie do
odwadniaczy, natomiast „osuszona para” (pozbawiona skroplin) przepływa dalej. W niektórych
rozwiązaniach stosuje się zamiast przegrody siatkę, która przepuszcza parę a zatrzymuje skropliny.

Odwadniacze

Odwadniacze służą do automatycznego, samoczynnego usuwania skroplin z instalacji parowych.

Odwadniacze termiczne

Odwadniacze termiczne stosuje się w parowych instalacjach niskociśnieniowych. Składają się one
z kadłuba z gniazdem i tulei z iglicą ze zbiornikiem napełnionym płynem o dużej rozszerzalności.
Płyn znajdujący się w zbiorniczku pod wpływem pary (o wysokiej temperaturze) rozszerza się i
przesuwając iglicę na zewnątrz zamyka przepływ nie dopuszczając do ucieczki pary. Jeżeli w
instalacji pojawi się kondensat powstały ze skroplonej pary, to ze względu na jego niską
temperaturę nastąpi zmniejszenie objętości płynu w zbiorniczku. Spowoduje to cofnięcie się iglicy
i umożliwienie wypływu skroplin na zewnątrz (do zbiornika kondensatu ).

Odwadniacze pływakowe z pływakiem zamkniętym i otwartym

Odwadniacze pływakowe z pływakiem otwartym ze względu na zawodność ich pracy nie są
obecnie produkowane.
Odwadniacze pływakowe z pływakiem zamkniętym działają w ten sposób, że skropliny
(dopływające z wodoodzielacza ) gromadzą się w dolnej części korpusu urządzenia i unoszą do
góry (wskutek siły wyporu) znajdujący się tam pływak. Pływak połączony jest dźwignią z
grzybkiem zamykającym odpływ skroplin. Przy podniesionym do góry pływaku następuje wypływ
skroplin na zewnątrz (do zbiornika kondensatu ). Po wypłynięciu skroplin pływak opada w dół i
poprzez dźwignię powoduje zamknięcie odpływu skroplin.

PROSZĘ O CZYTELNE WYPEŁNIENIE FORMULARZA
Imię i nazwisko ......................................................................
Grupa ................................Podgrupa......................................
Rok studiów............................................................................
Data wykonania ćwiczenia ....................................................
Data wykonania sprawozdania ...............................................

Cz. I Rysunkowa:

Wykonaj odręcznie, ołówkiem (zgodnie z zasadami rysunku technicznego) rys. złożeniowy
wylosowanego przez siebie elementu armatury. Oznacz poszczególne elementy zaworu. Dobierz
odpowiednie rodzaje materiału na jego elementy i wpisz ich oznaczenie (zgodnie z PN-EN) do
tabelki rysunkowej.
28.

27.

26.

25.

24.

23.

22.

21.

20.

19.

18.

17.

16.

15.

14.

13.

12.

11.

10.

Nazwa części

Materiał

Nr normy

Uwagi

Projektował:

(podpis)

Rysował:

Wydział IŚ

Grupa.....Podgrupa....

Nazwa zaworu:

Skala

Nr rys.