Plynové armatury a zařízení: odrůdy + zvláštnosti výběru

Plynovod je inženýrská konstrukce, jejíž každý prvek a uzel plní důležitý určitý funkční úkol a zodpovídá za bezpečnost, kvalitu a nepřetržitost fungování sítě. Různorodé plynové armatury a zařízení se liší složitostí provedení, materiálem výroby, účelem a druhy.

Armatury pro plynovody – to je rozsáhlá třída zařízení a přístrojů, které se montují na plynovody, stejně jako na spotřebiče. S jejich pomocí se provádí vypínání/zapínání, změna směru, množství, tlaku plynového proudu nebo úplné odvádění plynů. Široký sortiment těchto dílů je klasifikován, díky čemuž se lze poměrně snadno zorientovat v otázce klasifikace plynových armatur.

Pojďme společně prozkoumat celou škálu armatur pro plynové potrubí a zvláštnosti jejich výběru.

Účel plynových armatur a zařízení

Plynové armatury a plynová zařízení jsou určeny k instalaci na potrubí používaná pro přepravu, zásobování a distribuci modrého paliva. Pomocí těchto mechanismů se zapíná a vypíná přívod, mění tlak, množství, směr plynového proudu. Armatury mají takové základní charakteristiky, jako je jmenovitý tlak (podmíněný) a jmenovitý průměr.

Pod jmenovitým tlakem se rozumí max tlak při teplotě 20 °C, při kterém je zaručena dlouhá životnost různých spojení prvků a uzlů s potrubím. Jmenovitá světlost (DN) – to je charakteristika, která se používá v potrubních sítích jako společný parametr spojovaných částí.

Plynový potrubní systém zahrnuje nejen trubky, ale i velké množství plynových armatur, které zajišťují jeho spolehlivé fungování.

Většina druhů armatur se skládá z uzavíracího nebo škrtícího zařízení. Jedná se o konstrukce v podobě tělesa zvenčí uzavřeného víkem.

Uvnitř tělesa se pohybuje uzávěr. V důsledku pohybu uzávěru vůči jeho sedlům se mění plocha úseku, kterým prochází plyn. Tento proces způsobuje změnu hydraulického odporu.

Jednoduchá konstrukce, dostupná cena a možnost používat plynové klapky v širokém rozsahu teplot – to jsou hlavní přednosti plynových klapek.

Povrchy uzávěru a sedla, které se při odstávkách částí plynovodu dotýkají, se nazývají těsnicí. U zařízení škrtícího typu se povrchy uzávěru a sedla, které tvoří regulovatelný průchod pro dopravu pracovního média, nazývají škrtící.

Klasifikace armatur pro plynovody

Všechny existující druhy plynových armatur lze podle jejich účelu rozdělit na:

• uzavírací. Armatura používaná k pravidelnému odpojování jednotlivých úseků plynovodu, přístrojů, zařízení. K tomuto typu patří plynové kohouty, ventily šoupátka;
• pojistnou. Sloužící k prevenci rizika zvýšení tlaku plynu nad stanovené normy. K tomuto druhu armatury patří pojistný přepouštěcí ventil;
• regulační. Určenou ke změně a udržování tlaku v požadovaných mezích. Jsou to klapky, šoupátka apod.;
• zpětného působení. K zabránění změny směru proudění plynu;
• havarijní a uzavírací. Pro rychlé automatické zastavení pohybu plynu směrem k havarijnímu úseku v případě porušení stanoveného režimu. K tomuto druhu patří uzavírací-pojistný ventil;
• odvádějící kondenzát. Ta, která odstraňuje v automatickém režimu kondenzát nahromaděný v kondenzát-nádobách a na spodních úsecích potrubních sítí;
• kontrolní. Určuje tlak procházející hmoty, teplotu apod.

Podle způsobu ovládání může být armatura dvou typů: ovládaná a automatická. První je uváděna do činnosti ručními manipulacemi nebo pomocí pohonu: pneumatického, hydraulického, elektromagnetického, elektrického.

Proces ručního ovládání se vyznačuje vynaložením velkého úsilí a ztrátou času. Mnohem častěji se instaluje pohon a zachovává se možnost havarijního ovládání pro případ vzniku havárií. Druhá funguje pomocí zařízení automatického spouštění.

Přírubové spojení plynovodů se používá na přechodech z podvodního nebo podzemního úseku na nadzemní. Tento typ spojení pomáhá v boji proti elektrochemické korozi.

Podle způsobu připojení se zařízení a veškerá armatura pro systémy zásobování plynem dělí:

• přírubové – používané pro armatury s průchodem pro médium větším než 50 mm. Připojení k trubkám se provádí sešroubováním přírub. Hlavní výhodou takového spojení je možnost opakovaných přestaveb, velká pevnost a spolehlivost. Lze také zmínit univerzální použitelnost. Jako nevýhoda je uváděna pouze velká hmotnost a velké rozměry těchto součástí;
• spojkové – používají se pro připojení zařízení s průchodem 65 mm a menším. Připojení se provádí pomocí spojek s vnitřním závitem. Nevýhodou spojkových spojů je, že se závit postupně opotřebovává;
• čepové s vnějším závitem. Jedno zařízení se zašroubuje do druhého zařízení;
• svařovací – jsou to dnes již zřídka používané nerozebíratelné spoje. Výhodou tohoto způsobu je spolehlivá těsnost a minimalizace údržby. Mezi nevýhody patří obtížnost demontáže spoje při nutnosti opravy, kdy se prostě odřízne úsek plynovodu;
• vsuvkové – připojení armatury se provádí pomocí vsuvky;
• stahovací – trubky se spojují s přírubami trub pomocí svorníků s maticemi, které jsou umístěny podél armatury;
• šroubení – připojení armatury se provádí pomocí šroubení, převlečné matice a těsnicích kroužků. Jedná se o spolehlivý způsob spojení s možností demontáže.

Kromě výše uvedených existují i další způsoby spojení plynové armatury, ale používají se méně často.

Plynový přírubový filtr je nezbytný pro čištění plynného média od prachu a nečistot, čímž se zvyšuje životnost a spolehlivost provozu plynových spotřebičů.

Rovněž je třeba mít na paměti, že na kvalitě provedeného spoje bude záviset funkčnost potrubí a spolehlivost celého distribučního systému plynu.

Symbolická označení plynových armatur

Armatura používaná v plynárenství je standardizovaná. Na každé součásti je povinně uveden kód, který se skládá ze 4 částí.

První 2 číslice kódu představují druh armatury:

• 11 – kohouty pro potrubí;
• 14,15 – uzavírací ventily;
• 16 – zpětné zdvižné klapky;
• 17 – pojistné ventily;
• 19 – zpětné otočné klapky;
• 25 – regulační ventily;
• 30, 31 – uzavírací šoupátka;
• 32 – uzávěry.

Na druhém místě v kódu stojí označení materiálu tělesa: uhlíková ocel – s, kyselinovzdorná nerezová ocel – nž, šedá litina – č, tvárná litina – kč, bronz, mosaz – br, vinylplast – vp, legovaná ocel – ls, hliník – a.

Plynové šoupátko z litiny je mnohem méně náchylné ke korozi, ale je křehčí než podobné zařízení vyrobené z oceli.

Na třetím místě v kódu je pořadové číslo součásti. Na čtvrtém je označení materiálu, ze kterého jsou vyrobena těsnicí kroužky: bronz nebo mosaz – b, nerezová ocel – nž, pryž – r, ebonit – e, babbit – bt, těsnicí kroužky chybí – bk.

Zvláštnosti uzavíracích armatur

Uzavírací armatura se nejčastěji vyskytuje v plynových systémech. Používá se k regulaci tlaku plynovodu a funguje na stejném principu jako ve vodovodech. Na součásti v plynárenství jsou však kladeny vyšší požadavky na bezpečnost.

Pokud koncentrace plynu ve vzduchu dosáhne kritické hodnoty, pak stačí sebemenší jiskra a může dojít ke skutečné katastrofě.

Podle typu pohybu funkčního mechanismu se uzavírací armatura pro plynovody dělí na následující typy:

• kohout – u kohoutu se uzavírací prvek s rotačním tělesem pohybuje a zároveň se otáčí kolem své osy. Vzhledem ke směru průtoku může být umístěn libovolně;
• uzávěr – v této součásti se kotoučový prvek otáčí kolem své osy pod úhlem nebo kolmo vůči proudění;
• ventil – v součásti se uzavírací těleso na vřetenu pohybuje posuvně (tam a zpět) rovnoběžně s prouděním;
• šoupátko – v něm se regulační prvek pohybuje kolmo k proudění.

Lze shrnout, že k uzavírací armatuře patří zařízení, která jsou určena k hermetickému uzavírání úseků plynovodu. Tato zařízení musí zaručit hermetičnost uzávěrů, rychlost prováděných úkonů, malý hydraulický odpor a snadnou údržbu.

Princip činnosti šoupátka

Nejčastěji se na potrubích z různých druhů uzavírací armatury pro plynová zařízení setkáme s šoupátky. Právě ta se používají, když je třeba uzavřít plynový tok v plynovodech s jmenovitými světlostmi od 50 mm do 2000 mm, když je provozní tlak v rozmezí 0,1–20 MPa.

V šoupátkách je průtok plynu regulován změnou polohy uzávěru vůči těsnícím plochám. Vřeteno nevysunovací se při otevírání nevysouvá z víka. Při jeho otáčení pro otevření otvoru se na něj navíjí pojezdová matice, která zvedá nebo spouští uzávěr. U tohoto typu šoupátek je pojezdový mechanismus umístěn uvnitř pracovního média, a je proto více vystaven negativním účinkům koroze.

Zařízení s vysouvacím vřetenem pohybuje vřetenem a uzávěrem otáčením závitové objímky, přičemž horní část vřetena se vysouvá nahoru. Výhodou této konstrukce je absence vlivu vnějšího prostředí na pohybový mechanismus.

Šoupátka se dělí podle konstrukce uzávěrů na 2 typy. Klínová mají uzávěr s těsnicími plochami umístěnými pod určitým úhlem k sobě. Také se vyrábějí s kloubovým uzávěrem, který se skládá ze 2 disků a plného klínu. Paralelní šoupátka mají uzávěr tvořený 2 disky, mezi nimiž je umístěn rozpěrný klín.

Klapky škrticího typu jsou často používány díky své jednoduchosti a spolehlivosti. Škrtič plynule reguluje průtok plynu, který jím protéká.

Pro plynovody dimenzované na tlak do 0,6 MPa se používají šoupátka ze šedé litiny, pro plynovody, ve kterých je používán tlak větší než 0,6 MPa – z oceli.

Jaké výhody lze u šoupátek oproti ostatním uzavíracím armaturám uvést? V otevřené poloze je zaznamenán nepatrný odpor proudění, kromě toho nedochází k otáčení plynného média. Šoupátka mají malou stavební délku. Jsou jednoduchá na údržbu a umožňují pohyb plynu v libovolném směru.

Zvlášť v této kategorii lze vyzdvihnout klapky. Patří k uzavíracímu a regulačnímu zařízení, pomocí kterého se reguluje průtok plynu, a také je možné zastavit jeho přívod v plynovodu. Klapky se skládají z tělesa, uzavíracího diskového orgánu, hnané hřídele.

Klapky lze použít v širokém rozsahu teplot nebo tlaků média. Mají jednoduchou konstrukci, malou hmotnost a nízkou spotřebu materiálu. Klapky mají malou stavební délku a minimální počet prvků. Velkou výhodou je dostupná cena.

Tlak na moderních plynovodech sleduje mnoho citlivých senzorů, které zaznamenávají sebemenší odchylky a předávají informace o nich na dispečerský panel.

K čemu jsou potřeba kohouty?

Kromě výše uvedených zařízení patří k uzavírací armatuře také kohouty a ventily, které jsou nutné pro rychlé připojení/odpojení spotřebiče nebo regulaci průtoku pracovního média. Tyto součásti lze podle tvaru uzávěru rozdělit na kulové, válcové a kuželové.

Pro dosažení vyšší těsnosti u kohoutu se mezi těsnicí plochy pod tlakem vpravuje speciální konzistentní mazivo. To se plní do dutého kanálku v horní části a zašroubováním šroubu se protlačuje kanálky do stávající mezery mezi zátkou a tělesem.

V tělese kohoutu slouží jako uzavírací prvek koule a v uzávěru je vytvořen průchozí otvor, jehož průměr odpovídá průměru plynovodu.

Zátka se mírně zvedá, mezera se zvětšuje a zajišťuje se snadnost otáčení. Mosazné těsnění a kulový ventil zabraňují vytlačování maziva a následnému prosakování plynu.

Kromě ventilů, které vyžadují mazání, se v plynovodech používají jednoduché otočné kohouty. Lze je rozdělit na napínací, ucpávkové a samotěsnicí. Lze je instalovat na nadzemní plynovody, vnitřní plynovody, pomocná vedení (na proplachovací plynovody atd.).

Kondenzátní jímky a kompenzátory

Pro sběr a odstraňování vody a kondenzátu na nejnižších úrovních plynovodů se instalují kondenzátní jímky.

Mohou mít různou kapacitu: velká kapacita je nutná, pokud má přepravovaný plyn vysokou vlhkost, menší je vhodná pro přepravu suchého plynu. Kromě toho se v závislosti na velikosti tlaku procházejícího pracovního média kondenzátní jímky rozlišují na zařízení nízkého, středního a vysokého tlaku.

Zařízení nízkého tlaku – je to nádoba s palcovou trubkou vyvedenou pod plynový koberec. Trubka končí spojkou a zátkou. Skrze ni se odstraňuje kondenzát, měří se tlak, a proplachuje se plynovod.

Zařízení středního a vysokého tlaku jsou navíc vybavena další ochrannou trubkou a kohoutem na vnitřním stoupacím potrubí. Nahoře na stoupacím potrubí je otvor pro vyrovnání tlaku pracovního média v pouzdře a ve stoupacím potrubí. Bez otvoru by kondenzát pod tlakem plynu plnil stoupací potrubí, což by mohlo vést k jeho prasknutí při nízkých teplotách.

Plynová kondenzátní jímka umožňuje odstranit vodu a kondenzát z plynu, který je přepravován systémem plynovodu. Toto zařízení je obzvláště důležité v zimním období.

Pod vlivem tlaku plynu dochází k automatickému odčerpávání kondenzátu. Když je kohoutek uzavřen, plyn působí proti kondenzátu a ten sklouzává dolů. Když se kohoutek otevře, kondenzát stoupá na povrch.

Při provozu plynovodů může teplotní rozdíl dosahovat několika stupňů. Takto velká změna může způsobit napětí v řádu desítek MPa. Proto je pro zajištění normálního provozu plynovodu nutné použít kompenzátory. Mohou být čočkové, tvaru U, lyriformní atd.

Plynový tlakový kompenzátor výrazně prodlouží životnost plynového potrubí. Při instalaci takového zařízení je však nutné zohlednit jmenovitý a maximální tlak plynu v systému.

Častější jsou čočkové a vlnovcové kompenzátory. Kompenzátory ve tvaru U a lyry se vyrábějí z ohýbaných, často celistvě tažených trubek. Jejich hlavní nevýhodou jsou velké rozměry. Na potrubích v horských a seizmicky nebezpečných oblastech se instalují pryžotextilní zařízení, která jsou schopna absorbovat deformace v podélném i příčném směru.

Spojovací armatury plynovodů

Během montáže plynovodu může nastat potřeba spojení trubek z různých materiálů nebo různého průměru. V takovém případě se do sítě zabuduje spojovací přírubový prvek – pomocné díly pro spojování.

Do této kategorie armatur patří přírubové adaptéry, objímky, zátky, spojovací objímky, odbočky, kříže, T-kusy, zkrátka díly, jejichž konstrukce nezahrnuje uzavírací a regulační mechanismus.

Spojovací armatura bude potřeba, pokud vznikne potřeba spojit trubky z různých materiálů, úseky potrubí různých průměrů, stejně jako při zatáčkách a odbočkách.

Pro odbočení plynovodu slouží T-kusy a odbočky. Instalují se v případech, kdy trubka dosahuje k distribučnímu úseku pro nějaké sídlo, ale toto sídlo není konečné.

Pomocí regulační armatury se potrubí dělí a část přepravovaného plynu odchází do sídla, zatímco část je transportována dále.

Ocelové T-kusy se vyrábějí z různých jakostí oceli. Lze je použít prakticky v jakémkoli pracovním prostředí. Zajišťují vysoce kvalitní spojení trubek a mají dobrou těsnost.

PřístrojeKIPiAv plynovodních systémech

Kromě všeho výše uvedeného se v plynovodních systémech používají četné přístroje KIPiA (kontrolně-měřicí přístroje a automatika).

Kromě plynové armatury se na plynovodech instalují KIPiA. To umožňuje trvalou kontrolu stavu zařízení a průběhu technologického procesu. Stejně jako rychle identifikovat předhavarijní a havarijní situace.

Nejžádanějšími zařízeními používanými v plynových systémech jsou:

• hlásiče úniku plynu;
• zařízení pro nouzové uzavření přívodu plynu;
• zařízení pro měření objemu prošlého plynu;
• elektronické regulátory prošlého objemu plynu;
• autonomní napájecí zdroje;
• plynové ventily pro automatizaci různých procesů a optimalizaci provozu potrubí;
• plynové regulátory pro regulaci objemu média procházejícího určitým úsekem potrubí.

Taková zařízení jsou vysoce technologickým vybavením, provozovaným v nejrůznějších podmínkách.

Zvláštnosti výběru armatur a zařízení

Při výběru armatur pro plynová potrubí je třeba obzvláště pečlivě přistupovat k chemickým a fyzikálním vlastnostem materiálu, ze kterého jsou vyrobeny.

Nejpoptávanějšími materiály pro výrobu plynových armatur jsou litina a ocel. Je to dáno požadavky na zvýšenou úroveň pevnosti a spolehlivosti. Polymerové prvky, které se výborně hodí pro vodovody, zde nejsou použitelné, navíc se snadno poškodí.

Ocel je nejoblíbenějším materiálem pro výrobu plynových armatur. Takové zařízení má přijatelnou cenu a vysokou pevnost.

Odborníci nedoporučují používat na plynových potrubích zařízení s těsnícími vložkami z bronzu. Je to způsobeno tím, že v LPG je přítomen sirovodík, který může mít negativní vliv na bronz a měděné slitiny.

Závěry a užitečné video k tématu

O tom, jak se provádí technická údržba uzavíracích armatur na plynovodu, se můžete dozvědět z následujícího videa:

O konstrukčních zvláštnostech klínových a hadicových šoupátek bude řeč v tomto videu:

Všechna plynová potrubí patří mezi objekty se zvýšeným nebezpečím, proto je třeba k výběru plynových armatur a zařízení přistupovat se vší vážností a v případě potřeby se poradit s odborníky. Pouze kvalitní plynová uzavírací armatura může zajistit pohodlí obsluhy, rychlost opravy a vysokou těsnost potrubních uzlů.

Pokud máte dotazy k tématu článku, nebo můžete náš materiál doplnit o zajímavé informace, zanechte prosím své komentáře v níže uvedeném bloku.