что такое арматура на судне
Судовая арматура – для каждого современного корабля!
Современная судовая арматура представляет собой разнообразные компоненты трубопроводов плавательных средств, выполняющие функции регулирующих и разобщительных приспособлений.
1 Судовая арматура – зачем она нужна на корабле?
В наши дни морское или речное судно – это не простое средство для транспортировки разных видов грузов и людей. Современные корабли располагают множеством технических систем, которые обеспечивают их работоспособность, а также комфорт для команды и пассажиров. Среди таких систем можно выделить следующие комплексы:
Понятно, что для их работы требуется трубопроводная и запорная арматура, которая по своей функциональности похожа на ту, которая используется в сухопутных трубопроводах. От кормы до носа суда наших дней напичканы такой арматурой. И чем крупнее корабль, тем больше на нем присутствует специальной арматуры всевозможных размеров и типов.
Например, когда речь идет о простейшем буксире, работающем на дизельном топливе, перевозящем небольшие объемы грузов на недалекие расстояния, судовая арматура на нем может быть представлены несколькими запорными и одним топливным клапаном. А вот уже огромные океанские лайнеры либо грузовые корабли, совершающие плавание между континентами, имеют в своей конструкции массу трубных узлов, резервуаров, насосного оборудования, которое просто-напросто не будет функционировать без той или иной арматуры.
Сразу заметим, что трубопроводная арматура на кораблях подбирается очень тщательно. Она, во-первых, должна принимать во внимание агрессивность окружающей среды (например, соленой воды, если речь идет о морских судах), а во-вторых, учитывать агрессивность перевозимых грузов (горючих материалов, нефти и так далее). Если приспособления выбираются неправильно, они очень быстро приходят в негодность, а значит, на судне может возникнуть чрезвычайная ситуация, что чревато многими проблемами.
2 Виды корабельной арматуры – какой она бывает?
Всю арматуру на современных плавательных средствах принято делить на запорную, трубопроводную, машинную, электротехническую. Судовая запорная арматура предназначается для изменения характеристик потоков жидких и газообразных веществ, а также для перекрытия таких потоков. Ее обычно причисляют к какой-либо подгруппе в зависимости от того, каким образом орган, контролирующий и изменяющий поток среды, перемещается.
С этой точки зрения классификация запорных корабельных приспособлений выглядит следующим образом:
Машинные и электротехнические приспособления не так разнообразны, как запорные устройства. Они выполняют специализированные задачи и могут иметь между собой существенные отличия, в зависимости от технической «начинки» плавательного средства, на которое они устанавливаются. А вот трубопроводная корабельная арматура считается самой распространенной.
Она в разных количествах имеется на любом судне наших дней. Трубопроводная арматура может быть и контрольной, и запорной, и регулирующей, и предохранительной.
3 Краткие описания востребованных видов корабельной арматуры
Клинкетные задвижки монтируются в разнообразных системах плавательных средств с целью надежной блокировки проводимых жидких потоков. Такие задвижки необходимы для топливных, охлаждающих, водоотливных, креновых, бытовых, осушительных, балластных и энергетических систем. Кроме того, они используются в корабельных комплексах тушения пожаров.
Во многих из вышеуказанных систем также применяется такая арматура:
Также широко распространена на кораблях и другая арматура: быстрозапорные клапаны (требуются для оперативного закрытия потоков на отдельных участках трубопроводов), кингстоны (запорные судовые приспособления, обеспечивающие удаление и прием пароводяных смесей, жидкостей), дроссельные клапаны (повышают/снижают давление перед или за дросселем), фильтры (корабельные очищающие приспособления для обработки топлива, масел, воды из-за борта).
Нельзя обойти вниманием и специальные предохранительные клапаны, и путевые захлопки, используемые в качестве арматуры на судах. Первые увеличивают эксплуатационный срок трубопроводных систем, сбрасывая (частично) излишек накапливаемых в трубах жидкостей. Вторые при необходимости могут практически мгновенно заблокировать жидкостный поток, а главная их задача заключается в том, чтобы направлять рабочие среды в одном направлении.
4 Материалы для изготовления арматуры плавательных средств
Еще совсем недавно почти все виды корабельной арматуры производились из разных марок углеродистых сталей, латуни, чугуна и бронзы. Сейчас ситуация начала изменяться. Компании осваивают производство описываемых нами приспособлений из нержавеющих сталей, титановых и других сверхнадежных сплавов, обладающих рядом особых характеристик.
Впрочем, и старые материалы применяются весьма активно. Трудно найти замену той же бронзе, арматура из которой является оптимальной для судов, бороздящих соленые морские воды. Бронзовая арматура не боится коррозии, она выдерживает негативное воздействие специфического воздуха в океанах и морях, отличается достаточной прочностью. Аналогичными свойствами обладают хромоникелевые и медноникелевые стальные композиции. Их зачастую даже не нужно подвергать дополнительной обработке с целью повышения их антикоррозионных свойств.
Самым же перспективным материалом для изготовления корабельной арматуры во всем мире нынче признается титан и сплавы на его основе. Он имеет уникальную стойкость против коррозии в пресной и морской воде, высокие прочностные показатели, и при этом вес титановых приспособлений очень мал. Подобный комплекс характеристик делает титановую арматуру практически вечной. К сожалению, ее стоимость достаточно высока. Поэтому в странах СНГ титановые сплавы применяются пока что редко.
Виды арматуры
Основным элементом судовой арматуры являются клапаны. В судовых системах применяются клапаны диаметром от 10 до 200 мм, управляемые вручную, с помощью маховика, либо автоматически.
Запорные клапаны предназначены для разобщения и герметизации отдельных участков трубопроводов. Изготавливаются из стали, бронзы, латуни или из легких сплавов.
Предохранительные клапаны предназначены для снижения и автоматического поддержания требуемого давления среды независимо от изменения расхода ее в трубопроводах. Подразделяются по конструкции на три типа: диафрагменные, мембранные и поршневые. Предохраняют трубопроводы и механизмы от разрушения при случайных повышениях давления в них сверх допустимого рабочего значения.
Предохранительный клапан (рис. 2.1) состоит 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 значение давления затягом пружины в клапане, он откроется и пропустит некоторое количество рабочей среды 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.
Отрегулированный на определенное давление предохранительный клапан фиксируется постановкой пломб на скобу 2 с 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. В качестве примера на рис. 2.2 показан предохранительный клапан, устанавливаемый на грузовых танках танкера.
Невозвратная (защитная) арматура (рис. 2.3) предназначена для пропуска рабочей среды только в одном направлении в трубопроводах различных систем, где требуется обеспечить движение жидкости только в одном заданном направлении и одновременно предотвратить ее движение в обратном направлении.
Невозвратные клапаны (рис. 2.3 а) открываются потоком среды, не имеют шпинделя и работают автоматически, пропуская среду в одном направлении, указанном стрелкой, из-под тарелки клапана. Их основными деталями являются корпус 1, крышка 2 и тарелка 3 с направляющим стаканом. 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 сверху и собственной массы тарелки.
Захлопка (рис. 2.3 в) используется в качестве невозвратно-запорного устройства, рабочим органом которого является 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 либо с помощью ручного или автоматического привода.
Регулирующая арматура (редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы) предназначена для регулирования давления или направления течения рабочей среды.
Редукционный клапан (рис. 2.4) предназначен для снижения (редуцирования) давления жидкости и автоматического поддержания его на заданном постоянном 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 которой регулируется винтом 6. Конструкция клапана позволяет автоматически уменьшать давление жидкости до требуемого установленного значения независимо от изменения его перед клапаном.
Допустим, что при рабочем давлении р1 перед клапаном размер щели между тарелкой и седлом обеспечивает понижение давления до требуемого р2. Если давление р1 перед клапаном увеличится, то, следовательно, повысится и давление р2 за ним, которое по косому каналу а передастся на диафрагму 4, сожмет пружину и поднимет тарелку. В результате этого давление р2 за клапаном уменьшится до своего первоначального значения. Если давление р1 до клапана уменьшится, то понизится и давление р2 за клапаном, вследствие чего уменьшится давление на мембрану, и под действием пружины клапан опустится, увеличивая проточную часть.
Дроссельный клапан (рис. 2.5) служит для снижения давления протекающей через него среды. В корпусе 2 клапана размещается тарелка 1, закрепленная на шпинделе 3, имеющем в верхней части 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 ней 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 рабочей среды в широком диапазоне. Однако в отличие от редукционного дроссельный клапан при изменении режима работы системы автоматически не поддерживает в системе постоянное давление.
На рис. 2.6 показан шаровой кран «Naval» запорного типа, используемый в системах гидравлики и теплоснабжения. Тарельчатые пружины прижимают уплотнения к плавающему шару, поэтому он имеет высокую плотность при низких и высоких перепадах давления. Корпус и штуцеры сварены в единое целое.
В табл. 2.1 показан принцип действия кранового манипулятора, который отличается от крана тем, что обеспечивает только переключение трубопроводов. Клапанные коробки с индивидуальным подводом жидкости и общим отводом от них обычно ставят на всасывающей магистрали насоса. обслуживающего несколько объектов.
В системе инертных газов (СИГ) применяются специальные запорные устройства водяного затвора, а также дыхательные клапаны газоотвода. При превышении давления в танке эти клапаны выпускают пары и газы в атмосферу, а в случае образования вакуума внутри танка, наоборот, впускают воздух из атмосферы в грузовой танк.
Клапан термозапорный (КТЗ) предназначен для автоматического перекрытия трубопровода, подводящего газ к бытовым и промышленным приборам в случае пожара. КТЗ находится в корпусе, в полости которого установлен подпружиненный затвор, удерживаемый в открытом положении термочувствительным элементом. При достижении температуры окружающей среды 100 °С термочувствительный элемент освобождает затвор, который перекрывает поток газа.
Клапан быстрозапорный имеет дистанционный привод для немедленного перекрытия трубопровода в случае аварийной ситуации из смежного помещения. Такие клапаны обычно устанавливаются на топливных магистралях, перекрывая подачу топлива к ГД, ВД и ВК. Он имеет «собачку», которая при необходимости дистанционным приводом мгновенно освобождает предварительно сжатую пружину, действующую на тарелку клапана и перекрывающую топливную магистраль в аварийной ситуации.
Любая запорная арматура имеет гидравлическое сопротивление, которое оценивается соответствующим коэффициентом. Для некоторых типов (видов) запорной арматуры он составляет:
Контроль арматуры выполняется поджатием сальников или добавлением набивки не реже одного раза в месяц. Проверка действия средств автоматики и автоматической арматуры, а также предохранительных средств и редукционных клапанов проводится не реже одного раза в месяц. Проверка показаний всех манометров и термометров должна проводиться не реже одного раза в год.
Запрещается вскрывать путевую арматуру на трубопроводах, связанных с забортными отверстиями, не убедившись в исправном действии и плотном закрытии бортовой арматуры на них.
Переборочные сальники и палубные втулки служат для обеспечения водонепроницаемости переборок и палуб при проходе сквозь них валов. В качестве переборочных сальников применяют круглые или прямоугольные задвижки с одним фланцем. Первые отличаются высокой надежностью, но имеют высокий порог, что затрудняет перетекание груза, вторые имеют низкий порог, но при этом наблюдается снижение надежности.
Дополнительно сильфоны часто применяются в уплотнителях центральных запорных клапанов (рис. 2.11).
Литература
Арматура судовых систем. Классификация арматуры
Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на трубопроводах системы размещают арматуру, с помощью которой осуществляют пуск, включают и выключают отдельные участки трубопроводов, изменяют режим работы системы, регулируют давление среды, протекающей в трубопроводах, и т. п.
Наиболее распространенной запорной арматурой в судовых системах являются клапаны и задвижки (клинкеты), показанные на рис. 26. Запор в клапане (рис. 26, а) осуществляется тарелкой 7, прижимаемой шпинделем 3 к уплотнительным поверхностям 8 и 9 в тарелке и корпусе 11 клапана. При вращении маховика 1 шпиндель благодаря нарезке на его наружной поверхности и неподвижной втулке 2 с внутренней нарезкой перемещается относительно корпуса клапана и поднимает или опускает тарелку. Чтобы обеспечить герметичность, в месте прохода шпинделя через крышку 10 корпуса клапана установлен сальник, состоящий из нажимной втулки 4 набивки 5 и опорного кольца 6.
 |  |
| а. Клапан | б. Клинкет |
| Рисунок 26 – Запорная арматура |
Для контроля за положением тарелки в корпусе клапана есть указатель хода, перемещающийся между рисками О и З, которые соответствуют полному открытию или закрытию клапана.
В целях образования уплотнительных поверхностей на клапаны из углеродистой стали наплавляют специальные стали (например, 2×13) 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. 26, б), называемые обычно клинкетами. Проход в клинкете закрывается клином 10, который прижимается к уплотнительным поверхностям, сделанным в корпусе клинкета 11. Поднимается и опускается клин с помощью ходовой гайки 9 и шпинделя 8, приводимого во вращение рукояткой 1. Ходовая гайка при вращении шпинделя получает поступательное движение вверх или вниз, увлекая за собой клин. При верхнем положении клин размещается в нише 6, образуемой корпусом и крышкой 7 клинкета. Герметичность места прохода шпинделя через крышку корпуса клинкета обеспечивается сальником, состоящим, как и у клапана (см. рис.26, а), из опорного кольца 5, набивки 4 и втулки 3. Задвижка снабжена указателем 2 «Открыто» и «Закрыто».
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 в трубопроводах с условным проходом 
>50мм.
Широкое распространение в судовых системах получили клапанные коробки (рис. 27). Число клапанов в коробке может достигать шести.
 |
| Рисунок 27 – Коробка клапанная |
Основными критериями, по которым классифицируют судовую арматуру служат следующие:
Арматура судовых вспомогательных котлов
Арматурой называют приборы и устройства, позволяющие управлять работой котла и обеспечивающие безопасность его работы. Различают арматуру водяного и парового пространства. К арматуре парового пространства относятся манометры, предохранительные и стопорные клапаны, воздушные краны или клапаны. К арматуре водяного пространства относятся водоуказательные приборы, краны верхнего и нижнего продувания, питательные клапаны, водопробные краны и легкоплавкие пробки.
По назначению арматура котла подразделяется на:
К запорной арматуре котла относятся стопорные паровые и питательные клапаны, краны верхнего и нижнего продувания, спускные и воздушные клапаны-пробные краны.
Устройство стопорного клапана показано на рис. 99, а. Тарелка клапана со штоком соединена подвижно. Впрессованное в тело корпуса клапана бронзовое кольцо обеспечивает плотное закрытие клапана. Фланцами клапан присоединяется к котлу и паропроводу таким образом, чтобы пар оказывал давление под клапан. Открытие и закрытие стопорного клапана осуществляется поворотом штока 4, относительно нарезной втулки 10, наглухо закрепленной в кронштейне крышки. Паровые стопорные клапаны всегда устанавливаются в верхней части котла и наиболее свободном для доступа месте.
По Правилам Регистра система питания котла должна быть оборудована двумя независимыми питательными клапанами в одном или двух корпусах, соединенных на фланцах. Питательные клапаны служат для впуска воды в котел, позволяя одновременно регулировать ее количество. Один из них является стопорным и устанавливается ближе к котлу, второй (невозвратный) соединяется непосредственно со стопорным.
Невозвратный клапан необходим для того, чтобы вода из котла, при остановке питательного насоса или его неисправности, не могла уходить в систему питания.
Невозвратным или самодействующим называют такой клапан, который открывается непосредственно от давления воды. Невозвратный клапан может быть нерегулируемым (рис. 100, б) и с регулируемой высотой подъема тарелки клапана (рис. 99,б), отличающийся от рабочего стопорного клапана тем, что тарелка клапана не соединяется со штоком. На рис. 100 показаны питательные клапаны в одном корпусе. При включении питательного насоса невозвратный клапан под давлением, создаваемым насосом, открывается и при открытом положении разобщительного стопорного клапана вода поступает в котел. С понижением давления в магистрали невозвратный клапан закрывается от котельного давления и предотвращает упуск воды из котла. Если клапаны исправны, температура питательного трубопровода после насоса соответствует температуре воды в теплом ; ящике или водоподогревателе.
Краны или клапаны верхнего продувания устанавливаются на корпусе котлов вблизи зеркала испарения и служат для удаления пены, масла и механических примесей из верхней части водяного пространства. Пробковый кран верхнего продувания представлен на рис. 101, а.
Кран нижнего продувания служит для удаления насыщенной шламом воды, растворенными солями, маслянистыми веществами и механическими примесями.
Устанавливается он в нижней части котла. Кран продувания позволяет осуществлять продувку котла только при пониженном давлении до 3—4 ати, быстро изнашивается и при работе часто заедает, что может привести к упуску воды из котла. По этим причинам для нижнего продувания пробковые краны применяются сравнительно редко. Чаще применяется дисковый кран, показанный на рис. 101,б.
Дисковый кран обеспечивает продувку котла при любом давлении, уменьшает шум и вибрацию трубопровода, в меньшей степени реагирует на попадание в корпус шлама. Корпус 1 крана соединен на болтах с крышкой 4. Затвором крана является заслонка 5, притертая к корпусу. В цилиндрическом углублении заслонки вставлена шайба 2, притертая к крышке. Между собой заслонка и крышка распирается пружиной 3. С помощью валика 6 и рукоятки 7 заслонка может поворачиваться в гнезде корпуса, что приводит к открытию выходного сечения и тем самым осуществляется продувка котла. Перед продувкой котел подпитывается так, чтобы уровень воды был на 30—40 мм выше нормального показания по водоуказательному прибору.
Продувка котла осуществляется путем медленного открытия продувочного клапана при условии, что забортный кингстон (забортный клапан) будет открыт. За одну продувку уровень воды должен снизиться на 30—40 мм.
Воздушные краны применяются для выпуска воздуха из котла при его разводке. Во время работы котла открывать кран не рекомендуется. Воздушный кран показан на рис. 101, в.
Пробные краны, служащие для отбора проб воды на анализ, на вспомогательных котлах устанавливаются редко. В котлах, где нет пробного крана, пробу берут из продувочного крана водоуказательного прибора.