Эффективность работы трубопроводных систем различного назначения в значительной степени зависит от качества выполнения функций используемой в системе промышленной трубопроводной арматуры. В этой связи должно уделяться должное внимание методологии выбора арматуры. В её основе должен быть принят принцип иерархической подчиненности, который для настоящей задачи трансформируется в следующие положения.
- Трубопроводная система является крупным эксплуатационным объектом, выполняющим заданные технологические функции.
- Трубопроводная арматура является элементом этого эксплуатационного объекта.
- Трубопроводная арматура выполняет служебные функции, отличные от функций всей системы.
- Служебные функции трубопроводной арматуры являются вспомогательными по отношению к функциям трубопроводной системы, формируются для удовлетворения функций системы и подчиняются им.
Важнейшими задачами методологии выбора арматуры следует считать:
а) установление всего многообразия ожидаемых (проектных) в процессе работы трубопроводной системы эксплуатационных ситуаций штатного и критического характера;
б) изучение, анализ, систематизация, функциональное и параметрическое обобщение эксплуатационных ситуаций;
в) формирование совокупности эксплуатационных требований к арматуре, вытекающие из изучения эксплуатационных ситуаций.
В качестве базовой совокупности эксплуатационных требований следует руководствоваться следующими группами показателей, которые характеризуют как свойства арматуры, позволяющие удовлетворять эксплуатационные требования, так и воздействия на арматуру, как элемента эксплуатационной системы, мешающие арматуре удовлетворять эксплуатационные требования высшей иерархической структуры трубопроводной системы.
Первая группа
представлена показателями качества, которыми оцениваются свойства арматуры достаточно широкой номенклатуры. В состав группы вошли такие показатели:
- внешняя герметичность материала корпусных деталей и их соединений, выраженная в виде количественной величины допустимой протечки в единицу времени;
- внешняя герметичность сальникового уплотнения, выраженная в виде количественной величины допустимой протечки в единицу времени;
- внутренняя герметичность в затворе, выраженная в виде количественной величины допустимой протечки в единицу времени;
- количество циклов срабатывания затвора за период эксплуатации;
- частота дискретного события — срабатывания затвора;
- скорость срабатывания затвора;
- чувствительность затвора к изменению управляющего усилия;
- коэффициент гидравлического сопротивления проточной части.
Вторая группа
включает параметры, характеризующие среду, транспортируемую по трубопроводу и воздействующую па элементы арматуры изнутри. Для арматуры общепромышленного назначения эта группа будет представлена такими параметрами:
- давление среды (рабочее), соответствующее нормальному технологическому режиму эксплуатации трубопроводной системы;
- нижнее предельное критическое давление среды, соответствующее возможному падению давления в трубопроводной системе при отключении технологического режима эксплуатации;
- верхнее предельное критическое давление среды, соответствующее возможному возрастанию давления в трубопроводной системе при отклонении технологического режима эксплуатации;
- температура (диапазон температур) среды, соответствующая нормальному технологическому режиму эксплуатации;
- удельный вес среды;
- вязкость среды динамическая, кинематическая;
- коррозионная активность среды;
- скорость транспортирования среды;
- загрязненность среды.
Третья группа
включает параметры, которые определяют возможность управляющего воздействия на затвор трубопроводной арматуры. Эта группа параметров представлена в таком составе:
- номинальная сила управления затвором от внешних приводных устройств;
- допустимое изменение номинальной силы управления затвором от внешних приводных устройств;
- номинальная сила управления затвором при самоуплотнении от действия давления среды;
- допустимое изменение номинальной силы управления затвором при самоуплотнении от действия давления среды.
Четвертая группа
образует параметры и факторы, характеризующие внешнее силовое воздействие со стороны трубопроводной системы на арматуру как функционально обособленного объекта. Для установления состава параметров этой группы необходим не только анализ эксплуатационных требований, но и анализ процесса монтажа арматуры и точности изготовления привал очных поверхностей. Регламентированные нормативной документацией погрешности привалочных поверхностей в виде их не параллельности обуславливают необходимость их компенсации или устранения за счет деформаций прокладок, корпусных деталей или фланца трубопровода. Это осуществляется в процессе монтажа в результате действия монтажных сил, которые вместе с силами от температурных деформаций трубопроводной системы с учетом конструктивно-технологических схем установки арматуры на трубопроводе дают достаточно полную картину внешних силовых действий. Наибольшее влияние на изменение показателей качества арматуры имеют также составляющие внешних воздействий: монтажные силы, компенсирующие неточность изготовления и установки арматуры на трубопровод; силы от температурных деформаций трубопровода; силы, зависящие от массы арматуры и участков трубопровода. Ввиду значительного влияния этих сил, они должны быть учтены как параметры суммарных внешних силовых воздействий. Состав параметров этой группы следующий:
- предельно допустимая суммарная сжимающая сила, действующая на привалочные поверхности магистральных патрубков (фланцев) в эксплуатационном состоянии;
- предельно допустимая суммарная растягивающая сила, действующая на привалочные поверхности в эксплуатационном состоянии;
- предельно допустимый изгибающий момент от действия суммарных растягивающих и сжимающих сил с местом их приложения к привалочным поверхностям патрубков (фланцев) в эксплуатационном состоянии.