Na nowoczesną armaturę przemysłową składa się wiele różnorodnych komponentów wspartych przez systemy automatyki. Jest to wyzwanie dla działów utrzymania ruchu.
Kluczową rolę odgrywa armatura wskazująca i oddzielająca. Największą część produkcji stanowi armatura zaporowa oraz zaporowo-zwrotna.
Tylko kilka firm wytwarzających armaturę oferuje wyłącznie armaturę stalową i staliwną znajdującą zastosowanie w energetyce, ciepłownictwie, a także w przemyśle chemicznym i okrętowym oraz w gazociągach. Pozostałe fabryki zajmują się wytwarzaniem przede wszystkim armatury żeliwnej stosowanej w przemyśle chemicznym, wodociągach, kanalizacji oraz w instalacjach ciepłowniczych i gazowych.
Istotne miejsce na rynku zajmują dystrybutorzy armatury, czyli duże hurtownie, które zaopatrują przedsiębiorstwa gospodarki komunalnej, energetykę, wodociągi, przemysł petrochemiczny czy też gazownictwo.
Zwraca się uwagę na konieczność projektowania urządzeń pod kątem konkretnych nietypowych aplikacji. Ważne jest przy tym wyeliminowanie niekorzystnych zjawisk wpływających na pracę armatury. Chodzi głównie o kawitację, flashing (odparowanie), a także hałas, przepływ dławiony i erozję.
Cechy armatury
Niejednokrotnie zastosowanie znajduje armatura gumowana, przez co uzyskano wysoki poziom odporności na korozję. Armatura tego typu bardzo często jest stosowana w instalacjach odsalarnia, elektrowniach i systemach chłodniczych. Na rynku nie brakuje również armatury wykonanej z żeliwa sferoidalnego co zapewnia możliwość pracy przy podwyższonych ciśnieniach. Warto zwrócić uwagę na tzw. by-pass w zaworach i zasuwach o dużych średnicach. Tym sposobem wyrównywane jest ciśnienie po obu stronach zawieradła a więc zmniejsza się siła niezbędna do zawierania i zamykania armatury. Zmniejszona jest więc ilość uderzeń hydraulicznych mogących powodować uszkodzenie elementów rurociągu.
Niektóre modele przepustnic zwrotnych mogą być wyposażone w hydrauliczny system hamujący zamykanie i otwieranie. Tłumiony jest więc hałas oraz zwiększa się trwałość poszczególnych elementów konstrukcyjnych przepustnicy. Wynika to z łagodnego ruchu klapy i ograniczenia skutków uderzenia hydraulicznego.
Zawory regulacyjne
Z szerokiej gamy urządzeń i elementów armatury przemysłowej warto nieco bliżej przyjrzeć się zaworom regulacyjnym, które są nieodzownym elementem systemów automatyki. Zawory regulacyjne regulują ilość przepływającego czynnika, co uzyskuje się w efekcie zmiany przekroju otworu przepływowego.
O efektywności pracy zaworu regulacyjnych decyduje w pierwszej kolejności odpowiednia charakterystyka. Stąd też do wyboru są zawory z charakterystyką szybkotwierającą, stałoprocentową (logarytmiczną) oraz liniową. Największym uznaniem w przemyśle cieszą się urządzenia o charakterystyce stałoprocentowej, ze względu na uzyskanie liniowej regulacji przepływu. Urządzenia tego typu zapewniają otwarcie w zakresie mieszącym się pomiędzy 10 a 90% otwarcia. Zawory z charakterystyką stałoprocentową są stosowane w zakresie od 10% do 90% otwarcia a liniową 30 a 70.
Np. zawór regulujący zCON firmy Zetkama ma stałoprocentową charakterystykę przepływu przy regulacyjności 50:1. W urządzeniu przewidziano kołnierze zgodne z normą EN 1092-2. Zastosowanie tych zaworów obejmuje ciepłownictwo, chłodnictwo i klimatyzacje oraz instalacje wody przemysłowej. Z kolei zawór regulacyjny Z1A-C firmy Polna znajduje zastosowanie w gazownictwie oraz w instalacjach płynów złożowych, w których ze względu na obecność cząstek stałych występuje erozja wpływająca niszcząco na trwałość elementów wewnętrznych zaworu. Odpowiednia konstrukcja zaworu ogranicza występowanie zjawiska kawitacji w efekcie spadków ciśnienia i mieszaniny dwufazowej.
Armatura z siłownikami
W przypadku armatury z siłownikami niejednokrotnie stosuje się ułożyskowanie trzpienia w zasuwach pozwalające na stosowanie do nich napędów o znacznie mniejszych momentach obrotowych. Ważny jest montaż napędów na kolumnach sterowniczych oraz stosowanie przegubów. Tym sposobem zyskuje się sterowanie armaturą z odległości. W armaturze z siłownikami stawia się na łatwą rozbudowę napędu. Stąd też jest możliwe np. podwojenie ilości styków, doposażenia napędu w elektroniczny układ odwzorowania położenia, elektroniczny sygnalizator pracy napędu czy też elektroniczny wskaźnik położenia napędu.
Specjalna armatura jest oferowana z myślą o energetyce. Chodzi np. o armaturę turbinową regulacyjną, szybko zamykającą, zaporowo-zwrotną, a także wyposażoną w filtr oraz inteligentny napęd hydrauliczny.
Niejednokrotnie armatura jest wzbogacana o sterowanie automatyczne. Np. w przypadku przepustnic kołnierz przyłączeniowy pod napęd ręczny i pod siłownik jest z reguły znormalizowany a więc wystarczy jedynie wymienić napęd. Armatura z automatyką może wymieniać informacje w różnych standardach obejmujących zarówno sygnały analogowe jak i cyfrowe.
Materiały sypkie
Szereg rozwiązań w zakresie armatury oferuje się pod kątem przemysłu materiałów sypkich. Interesujące rozwiązanie w tym zakresie stanowią zawory irysowe. Bazują one na prostej konstrukcji, która ma przewagę nad innymi produktami o podobnym zastosowaniu. W zaworach irysowych jest możliwe regulowanie strumienia materiału przy zachowaniu centryczności. Wyeliminowano przy tym blokowanie i zakleszczanie nawet w przypadku dużych ciał stałych.
Pod kątem materiałów sypkich dostępne są również zawory przysłonowe. W rozwiązaniach tego typu jedynie membrana styka się z przepływającym proszkiem. Oprócz tego przewidziano specjalne zapięcia do szybkiego montażu. Ważna jest łatwa do umycia jednoelementowa membrana oraz przyłącza obejmowe do kołnierzy.
Zasuwa nożowa Quantum® Orifice ™ z oferty Centrum Technologii Materiałów Sypkich jest specjalnie zaprojektowana do zastosowań przy suchych materiałach sypkich w przepływie grawitacyjnym lub w systemach transportu pneumatycznego. Dostosowana do zastosowań z materiałami nie ściernymi lub średnio ściernymi.
Prawidłowy wybór armatury przemysłowej
Na etapie wyboru odpowiednich elementów armatury przemysłowej należy zadbać o właściwy dobór średnicy zaworu do średnicy rurociągu. Nie mniej ważne jest wykonanie obliczeń hydraulicznych. Kluczową rolę odgrywa rodzaj medium, a także ciśnienie i zakres temperatur pracy. W przypadku zaworów z napędami istotne jest uwzględnienie odpowiedniego ciśnienia roboczego w odniesieniu do rzeczywistych wymagań instalacji.
Na etapie wyboru armatury trzeba określić ciśnienie przed i za zaworem zarówno w pozycji zamkniętej jak i otwartej. Jeżeli armatura będzie używana w warunkach przemysłowych należy dobrać odpowiedni materiał wykonania korpusu i jego ciśnienia nominalnego łącznie z wartościami maksymalnymi oraz temperaturą medium. O trwałości pracy armatury w dużej mierze decyduje uszczelnienie, przy którego wyborze również należy wziąć pod uwagę rodzaj medium roboczego oraz jego temperaturę i ciśnienie. Nie można zapomnieć o ewentualnym wystąpieniu zjawiska kawitacji, flashingu, przepływu zdławionego, hałasu oraz sił dyspozycyjnych.
Każdy element armatury dobierany jest z osobna. Np. na etapie doboru odwadniacza dzwonowego należy wziąć pod uwagę ciśnienie nominalne, wielkość przyłącza, przepływ kondensatu oraz odwadniacz i maksymalne różnicowe ciśnienie odwadniacza.
Podsumowanie
Od właściwie dobranej armatury przemysłowej zależy poprawność realizacji wielu procesów technologicznych. Coraz częściej armatura współpracuje z systemami automatyki. Dla zapewnienia prawidłowej pracy armatury przemysłowej należy spełnić pewne wymagania na etapie jej montażu. Np. w przypadku zaworów ważne jest aby rurociąg był pozbawiony zanieczyszczeń a czynnik roboczy nie miał zanieczyszczeń mechanicznych. Muszą być zachowane parametry eksploatacyjne, które przewidziano dla konkretnego modelu armatury.
Damian Żabicki
