Конструктивные элементы судовых систем. Любая судовая система состоит из следующих конструктивных элементов: труб с путевыми соединениями (трубопроводов)

Любая судовая система состоит из следующих конструктивных элементов: труб с путевыми соединениями (трубопроводов), арматуры с приводами, механизмов и оборудования, приборов контроля.

Трубы, путевые соединения, арматура, а также присоединительные элементы механизмов, аппаратов и контрольно–измерительных приборов характеризуются условным проходом и условным давлением, принятыми для упрощения процессов проектирования, монтажа и ремонта судовых систем.

Условный проход(условный диаметр) D_у– фактический внутренний диаметр проходного отверстия сопрягаемых элементов трубопроводов и арматуры, измеряемый в миллиметрах.

Условное давление р_у– наибольшее давление, которое можно допустить в трубопроводе при определенной температуре рабочей среды. Допустимые напряжения p_раб, Па, в продольных сечениях трубы.

Условное давление назначается как часть пробного и связано с рабочим давлением р_раб в трубопроводе зависимостью, которая учитывает изменение механических свойств материала трубы под воздействием температуры рабочей среды.

Рассмотрим конструктивные элементы судовых систем.

Трубы. В судовых системах современных морских судов применяют стальные, стальные оцинкованные, медные, латунные алюминиевые, титановые и пластмассовые трубы. Трубопроводы выполняют из отдельных труб, соединенных между собой разъемными (фланцевыми, штуцерными, муфтовыми и др.) и неразъемными (сварными, паяными) соединениями. В трубопроводах морской и пресной воды применяются трубы: стальные оцинкованные и со стеклоэмалевым покрытием, медные и полиэтиленовые. Для трубопроводов водяного пара используют стальные и медные трубы, а для сжатого воздуха – легированные стальные или биметаллические (футерованные изнутри слоем меди). Вентиляционные воздуховоды изготовляют из стальных или алюми–ниево–магниевых труб круглого и прямоугольного сечения боль­ших размеров.

ГОСТами и ОСТами нормализованы химические, физические, геометрические и условные характеристики труб.

Химическиехарактеристики определяют качественный состав материала, из которого изготовлены трубы.

Физическиехарактеристики определяют механические и технологические качества материала труб. К ним относятся параметры – предел текучести σ_т, предел временного сопротивления σ_в, относительное удлинение δ, ударная вязкость а – и различные технологические пробы (на изгиботбортовку, сплющивание и др.).

Геометрическиехарактеристики определяют размеры и форму труб. К ним относятся наружный диаметр D_н, толщина стенки s, длина однородной части труб l.

В подлежащих надзору Регистра СССР трубопроводах с внутренним давлением металлических труб толщина стенки, мм, должна быть не менее s = s₀ + b + с, где s₀ = D_нр (200σ_дφ + р) р – расчетное давление, являющееся максимальным р_раб, которое должно приниматься равным наибольшему давлению открытия предохранительных клапанов, МПа; b= 0,4D_нs/R –прибавка к толщине, учитывающая фактическое утонение стенки трубы при гибке, мм; с – прибавка на коррозию трубы, мм; φ – коэффициент прочности продольного сварного шва; R – средний радиус гиба трубы, мм.

После изготовления трубы испытываются на прочность пробным гидравлическим давлением (1,25...2) р_у. Смонтированные на судне трубопроводы подвергаются гидравлическому испытанию на плотность соединений давлением (1,25...1,5) р_раб

Разъемные путевые соединения.

Фланцевое соединение является уплотнительным элементом неподвижного типа, состоит из двух фланцев (дисков), уплотнительного элемента, соединительных болтов и обеспечивает герметичность соединения труб судовых систем при их эксплуатации в различных климатических районах.

По способу присоединения к трубам фланцы делят на приварные и свободно сидящие на отбортованной трубе, приварные встык (рис. 5.1). Фланцы приварные и свободные образуют фланцевые соединения (рис. 5.2).

Чтобы обеспечить плотность соединения, между соприкасающимися поверхностями фланцев устанавливают прокладку в виде кольца. Для водопроводов при температуре воды 303–323 К (30–50 °С) применяют прокладки из резины, прессшпана и прокладочного картона. В водопроводах горячей воды используют прокладки из теплостойкой резины или паронита. Прокладки для паропроводов и воздухопроводов при давлении воздуха до 5 МПа изготовляют из паронита. В нефтепроводах применяют прокладки из прессшпана, нефтестойкой резины, специального хлорвинилового пластика. Во фреоновых трубопроводах ставят медные прокладки.

Рис. 5.1. Типы фланцев: а – трубный приварной; б – свободный на отбортованной трубе; в – приварной встык

Рис. 5.2. Фланцевые соединения: а – с шипом и пазом; б – со свободными фланцами на приварных встык буртах с выступоми впадиной:

1– фланец с шипом; 2– шпилька; 3, 6– гайки; 4– шайба; 5,10– прокладки; 7 – фланец с пазом; 8 – фланец с выступом; 9– свободные фланцы; 11– фланец с впадиной

Штуцерное соединениеприменяют для соединения труб между собой, труб с арматурой и аппаратами с D_удо 32 мм. Штуцерные соединения (рис. 5.3) по конструктивному признаку делятся на штуцерно–торцевые накидные, штуцерные накидные с резиновыми кольцами со стопорением. Необходимая плотность соединения обеспечивается качеством обработки прилегающих поверхностей и соответствующей затяжкой накидной гайки. В торцевом соединении плотность обеспечивается прокладкой, зажимаемой накидной гайкой между штуцером и ниппелем, а в накидном – резиновыми кольцами.

Материал прокладок – медь, паронит, винипласт. Материалом для штуцерных соединений пресной воды, воздуха, пара и нефтепродуктов служит сталь, морской воды – бронза или латунь.

Рис. 5.3. Штуцерные соединения: а – торцевое накидное внахлестку; б – накидное с резиновыми кольцами со стопорением:

1–труба; 2, 6 – ниппеля; 3, 7 – накидные гайки; 4–прокладка, 5,13 – штуцера ;8 – фторопластовое кольцо;9 – резиновое кольцо; 10 – регулировочнгое кольцо;11 – стопорная шайба; 12 – контргайка

Рис.5.5. Дюритовое соединение

Муфтовое соединение(рис. 5.4) получается с помощью стальной муфты проводных труб 1. Контргайка 2 предотвращает произвольное отвинчивание муфты. Для уплотнения по резьбе труб используют лен, пропитанный железным суриком или белилами. Это наиболее простое из разъемных соединений труб, но применяется при давлении не более 1 МПа.

Дюритовое соединениепредставляет собой надеваемую на трубу 1 эластичную резинотканевую муфту 2, обжимаемую стяжными хомутиками 3 (рис. 5.5). К существенным недостаткам дюритовых соединений следует отнести непродолжительный срок службы (2–3 года) и ограничения по пожарной безопасности. Преимуществами дюритовых соединений являются высокая вибростойкость и удобство при монтаже трубопроводов. Дюритовые соединения применяются для масла, воды и сжатого воздуха в трубопроводах с Л_у до 80 мм и р_у до 1 МПа.

Быстросмыкаемое соединение используется для пожарных шлангов (рис. 5.6).

С одной стороны патрубка 1 свободно сидит гайка 2 с фигурными выступами (цапками) 3, а с другой его стороны прикреплен шланг. Соединение обеспечивается путем стыкования вручную двух патрубков, в результате чего резиновые прокладки 4 поджимаются, а при последующем повороте одной гайки относительно другой на 30–40° их цапки сцепляются.

Рис. 5.6. Быстросмыкаемое соединение

Фасонные части трубопроводов– колена, тройники, четверники (рис. 5.7) – применяются для соединения труб, располо­женных под углом. Чтобы обеспечить непроницаемость судовых конструкций, в местах прохода трубопроводов через переборки или палубы устанавливают переборочные (рис. 5.8) и палубные стаканы. Стакан присоединяется к переборке фланцем, который приваривают к переборке и присоединяют с помощью шпилек к приварышу или вварышу (рис. 5.9), предварительно приваренному к переборке. С помощью приварышей также присоединяют трубы к цистернам. Соединение труб со стаканом может быть фланцевое или штуцерное.

В зависимости от назначения и условий работы арматуры в конкретных судовых системах поток перекрывается следующими способами:

– перемещением запорного органа в направлении, перпендикулярном оси потока на входном подводящем участке (клинкетные задвижки, распределители плоские и золотниковые, поворотные затворы);

– перемещением запорного органа вдоль оси потока (прямоточные клапаны, арматура клапанного типа, захлопки, регуляторы расхода и давления);

– поворотом запорного органа вокруг своей оси (краны с цилиндрической или конусной пробкой, клапаны с шаровым затвором, поворотные затворы);

– изменением сечения участка трубопровода, выполненного из эластичных материалов (клапаны шлангового и мембранного типов).

По способу управления судовая арматура бывает трех типов. Арматура с ручным приводом предназначена для управления потоками проводимых сред путем открытия или закрытия систем, трубопроводов или их отдельных частей вручную с помощью маховика.

Дистанционно управляемая арматура служит для управления потоками сред судовых систем и трубопроводов с пультов или от сигналов других механизмов. Дистанционно управляемая арматура, как правило, снабжена дублирующим ручным приводом. Оснащенная датчиками дистанционно управляемая арма­тура посылает на световое табло пультов управления сигнал о положении запорного органа и может быть использована при автоматическом управлении системами с обратными связями.

Автоматическая арматура поддерживает параметры проводимых сред в системах и трубопроводах в заданных пределах. К такой арматуре относят клапаны–отсекатели, невозвратные и невозвратно–запорные, переключающие, регулирующие, дроссельные, предохранительные, редукционные клапаны и автоматические заслонки.

По способу производства различают арматуру литую, сварную и штампованную. Ее изготовляют из чугуна, стали и цветных сплавов (бронзы, латуни). Применяют пластмассовую арматуру, которая значительно легче металлической и может работать в агрессивных средах. В зависимости от типа соединений с трубами арматура делится на фланцевую, штуцерную, муфтовую и с присоединением под дюрит. По конструкции арматура делится на клапаны, краны, захлопки, клинкеты. По назначению арматура бывает запорно–переключающая, предохранительная и регулирующая.

Запорно – переключающая арматура.

Клапаны(рис. 5.10) являются наиболее распространенной арматурой. Тарелка 9 прижимается шпинделем 5 к уплотнительным поверхностям 10 и 11 б тарелке и корпусе 1 клапана. При вращении маховика 3 шпиндель с на­ружной резьбой перемещается в неподвижной втулке 4 с внутренней резьбой и поднимает или опускает тарелку. Чтобы обеспечить герметичность, в месте прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана установлен сальник, состоящий из нажимной втулки 6, набивки 7 и опорного кольца 8. Для контроля за положением тарелки в корпусе клапана имеется указатель хода, перемещающийся между рисками О и З, которые соответствуют полному открытию или закрытию клапана.

На трубопроводах клапаны устанавливают всегда таким образом, чтобы давление жидкости приходилось под тарелку клапана. В этом случае обеспечивается герметичность сальника при закрытом клапане. По направлению потока среды клапаны делят на проходные и угловые. В проходных клапанах направление потока не изменяется, в угловых оно изменяется на 90°.

Кран(рис. 5.11) отличается от клапана конусообразной пробкой с одной или несколькими прорезями различной формы.

С помощью конусной пробки 6, установленной в корпусе 1 и поворачиваемой рукояткой 5, кран перекрывает трубопровод. Жидкость проходит через отверстия а. Герметичность обеспечивается плотной притиркой пробки к корпусу крана, который имеет сальник, состоящий из втулки 2, набивки 4 и опорного кольца 5.

По конструктивному исполнению краны делятся на проходные, трехходовые и манипуляторы. Принципиально они отличаются числом и формой прорезей в пробке. На рис. 5.12 приведены схемы прорезей для различных типов кранов, а также показаны их рабочие положения при повороте пробки. У проходного крана в пробке одна прорезь.

Рис. 5.10. Запорный проходной фланцевый клапан

Рис. 5.11. Проходной трехходовой кран