Armatura przemysłowa

-- sobota, 17 wrzesień 2011

Armatura przemysłowa jest nieodzownym elementem wielu linii technologicznych. To właśnie od niej zależy zarówno ciągłość procesów produkcyjnych, jak i bezpieczeństwo ludzi oraz infrastruktury technicznej. Niejednokrotnie armaturę przemysłową wyposaża się w siłowniki i ustawniki, dzięki czemu jej praca jest zautomatyzowana i pozwala na precyzyjną regulację.

Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej w lipcu 2011 r. wśród czytelników miesięcznika Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych. Oprócz tego przy tworzeniu raportu użyto informacji pochodzących od producentów i dostawców armatury przemysłowej, w tym armatury z siłownikami i ustawnikami. Raport nie jest pełnym obrazem rynku.

Czynniki i kryteria zakupu armatury

Większość fabryk nabywa poszczególne elementy armatury, mając na uwadze powiększenie możliwości produkcyjnych. Stąd też ilość nabytej armatury przemysłowej można przyjąć jako wskaźnik poziomu rozwoju zakładów przemysłowych. Około ¼ fabryk kupuje armaturę przemysłową w aspekcie modernizacji istniejących już instalacji. Jest to więc pozytywny syndrom, który świadczy o dobrej kondycji ankietowanych przedsiębiorstw z jednoczesnym ich ukierunkowaniem na rozwój poprzez inwestycje.

Firmy starają się nie gromadzić dużych ilości części zamiennych w postaci armatury. Wydaje się to oczywiste, bowiem wszelkie zapasy to zamrożenie środków finansowych. Zatem ponad ⅓ przedsiębiorstw nabywa armaturę tylko w przypadku awarii. Firmy przywiązują się do producentów armatury przemysłowej. Przy kolejnych zakupach korzysta się bowiem najczęściej z urządzeń sprawdzonego producenta.

Dla zakładów przemysłowych najważniejszym kryterium wyboru armatury jest jej trwałość. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że od armatury oczekuje się różnych okresów eksploatacji, które w opinii przedstawicieli fabryk wynoszą od 2 do 15 lat. Warto zadać pytanie: dlaczego podaje się taki szeroki zakres eksploatacji armatury? Z pewnością wynika on ze specyfiki konkretnego zakładu przemysłowego, intensywności eksploatacji instalacji (ciągła czy z przerwami), a także od zmian w parametrach obsługiwanego medium.

W kontekście wspomnianego już faktu, że fabryki nie chcą gromadzić dużej ilości części zamiennych, logiczne wydaje się oczekiwanie krótkiego terminu dostawy armatury, wynoszącego od 1 do 7 dni. Dla ponad ⅓ firm istotna pozostaje cena i marka. Zatem użytkownicy armatury przemysłowej przedkładają trwałość nad cenę. W dużej mierze wynika to z tego, że armatura przemysłowa odgrywa istotną rolę zarówno ze względu na ciągłość procesów produkcyjnych, jak i bezpieczeństwo ludzi oraz fabryki. W wielu zakładach przemysłowych ewentualne nieszczelności w instalacji transportującej medium mogą przynieść bardzo poważne skutki.

Warte podkreślenia jest, że użytkownicy armatury coraz większą uwagę przewiązują do obsługi posprzedażnej. Stąd też w tym zakresie istotny jest serwis, gwarancja oraz szybki kontakt telefoniczny, a najlepiej osobisty, z doradcami technicznymi producenta lub dostawcy armatury. Odbiorcy zwracają również uwagę na łatwość samodzielnego serwisu poszczególnych elementów armatury, dzięki czemu zyskuje się możliwie najkrótszy czas przestojów maszyn.

Co ciekawe – wszyscy ankietowani zamierzający dokonać zakupu armatury chcą skorzystać z usług tego samego dostawcy.

Armatura najczęściej stosowana

Zawory są nieodzownym elementem niemal każdego zakładu przemysłowego. Nie bez znaczenia pozostają również odwadniacze. Najczęściej stosowane urządzenia tego typu to modele dzwonowe, bimetaliczne, pływakowe, termodynamiczne oraz przeznaczone do sprężonego powietrza. Na przykład odwadniacze dzwonowe działają na zasadzie różnicy wyporności dzwonu wypełnionego parą lub kondensatem. Wewnętrzny zawór jest otwierany lub zamykany dzięki ruchowi dzwonka. Zawór umieszczony jest w górnej części odwadniacza, przez co nigdy nie zbierają się w nim zanieczyszczenia.

Istotnymi elementami armatury przemysłowej są również przepustnice. Mają one za zadanie regulowanie i odcinanie mediów, takich jak woda przemysłowa i pitna, para wodna czy powietrze. Przepustnice są niezastąpione w instalacjach przemysłu energetycznego, chemicznego, petrochemicznego, a także rafineryjnego i koksochemicznego.

Osadniki zapewniają ochronę urządzeń technologicznych przed zanieczyszczeniami mechanicznymi. Stąd też osadniki zatrzymują wszystkie cząstki stałe, których rozmiary przekraczają wymiary oczek filtra. Niektóre modele wyposażone są w korek spustowy.

Śmiało można sformułować wniosek, że automatyka zdecydowanie wkracza do urządzeń armatury przemysłowej. Stąd też dużą popularnością cieszy się automatyka przemysłowa z zaworami regulacyjnymi.

Najczęściej wymienianymi elementami armatury przemysłowej są zawory. Niejednokrotnie koszty ich naprawy są nieopłacalne. Uszkodzony czy wyeksploatowany zawór zastępuje się nowym.

Jeżeli odwadniacze pracują z agresywnym medium, firmy bardzo często decydują się na ich  wymianę raz w roku. Pozostałe elementy armatury najczęściej wymieniane są tylko w przypadku awarii. Ankietowane firmy stawiają więc na zapobiegawcze utrzymanie ruchu, które jest w stanie przynieść korzyści w postaci zmniejszenia ryzyka wystąpienia awarii. Częstsza, profilaktyczna wymiana armatury może być zatem bardziej opłacalna niż usuwanie awarii podczas nieplanowanego przestoju linii produkcyjnej.

Około 60% firm nie planuje w najbliższym czasie zamiany tradycyjnej armatury przemysłowej na armaturę z siłownikami i ustawnikami. Fakt ten argumentuje się wysokimi kosztami lub ograniczeniami technologicznymi. Bardzo często na mniej zaawansowanych liniach technologicznych wdrożenie armatury z siłownikami i ustawnikami wymaga również zaimplementowania nadrzędnego systemu sterowania.

Co nowego w armaturze przemysłowej

Firma Corol zauważa, że warto zainteresować się armaturą gumowaną. Jest ona należycie zabezpieczona przed korozją, bowiem wszystkie elementy mające kontakt z medium pokryte są tzw. twardą gumą (ebonitem). Materiał ten stosowany jest np. w systemach chłodniczych, elektrowniach (również atomowych) oraz instalacjach odsalania wody morskiej.

W opinii przedstawicieli Fabryki Armatur JAFAR należy podkreślić konstrukcję zasuw DN50-300. Wykonane są one z żeliwa sferoidalnego EN-GJS-400-15, dzięki czemu dopuszczalne jest użytkowanie przy ciśnieniu PN25. W zasuwach i przepustnicach możliwe jest zastosowanie w dużych średnicach tzw. by-passu. Umożliwia to wyrównanie ciśnienia po obu stronach zawieradła (klina, klapy), przez co zyskuje się zmniejszenie siły potrzebnej do otwierania i zamykania armatury. Do zalet takiego rozwiązania należy zaliczyć także wyeliminowanie uderzeń hydraulicznych, które mogą doprowadzić do uszkodzenia rurociągu i jego elementów.

W przepustnicach zwrotnych opcjonalnie można zastosować hydrauliczny system hamujący zamykanie i otwieranie, co w dużym stopniu pozwala na wytłumienie hałasu oraz zwiększenie żywotności elementów przepustnicy. Wymuszany jest bowiem łagodny ruch klapy, dzięki czemu znacznie ograniczane są skutki uderzenia hydraulicznego.

Podaje się, że ogrzewane kurki kulowe typu DP-10k i DP-10kC to modele odcinające, rozbieralne. Przyłącza kołnierzowe w kurkach DP-10k wykonane są zgodnie z normą PN-EN 1092-1:2006, natomiast modele DP--10kC produkuje się z zachowaniem zgodności z normą PN-EN 1759-1. Elementy te mogą być montowane w dowolnym położeniu zarówno na rurociągach pionowych, jak i poziomych. Dostępne są również wykonania antystatyczne. Medium zasilające stanowić może woda, para wodna, oleje itp. W zależności od modelu zawory kulowe mogą być ogrzewane na korpusie lub na całej długości budowy. Oprócz tego do wyboru użytkownika pozostają końcówki płaszcza grzewczego, które w zależności od modelu są gwintowane, kołnierzowe lub przystosowane do spawania.

Modele EA453 to zawory zwrotne antyskażeniowe, kołnierzowe. Dostępne są również wersje zwrotne antyskażeniowe, z możliwością nadzoru. Stąd też zastosowanie znajduje otwór przeznaczony do kontroli szczelności zamknięcia. Korpus wykonany jest z żeliwa sferoidalnego. Zespół zamknięcia bazuje na mosiądzu, brązie i PPO (polioksyfenylenie). Za zapewnienie szczelności odpowiedzialne są uszczelki EPDM.

Armatura z automatyką

W opinii firmy Corol interesujące rozwiązanie stanowią specjalne zestawy armatury turbinowej na parę technologiczną, przeznaczone do pracy w energetyce. W zależności od modelu armatura tego typu może być regulacyjna i szybkozamykająca, zaporowo-zwrotna, wyposażona w filtr lub inteligentny napęd hydrauliczny (producent: KROMBACH-Crane).

Jak podają przedstawiciele Fabryki Armatur JAFAR, nowatorskim rozwiązaniem jest ułożyskowanie trzpienia w zasuwach, co pozwala na stosowanie napędów o znacznie mniejszych momentach obrotowych. Rozwiązanie takie zdecydowanie wpływa na obniżenie kosztów zakupu. Oprócz tego należy zwrócić uwagę na montaż napędów na kolumnach sterowniczych oraz stosowanie przegubów, dzięki czemu można sterować armaturą ze znacznej, nawet kilkumetrowej odległości. Nie bez znaczenia pozostaje także możliwość prostej rozbudowy poprzez podwojenie liczby styków mikrołączników (wersje tandemowe) lub doposażenie napędu w elektroniczny układ odwzorowania położenia, elektryczny migacz (sygnalizator pracy napędu), a także mechaniczny wskaźnik położenia armatury. Kluczowe miejsce zajmuje również budowa modułowa, ułatwiająca modernizację systemu zarządzania pracą napędów bez konieczności ich wymiany. W razie potrzeby można zainstalować punkt sterowania miejscowego z integralną automatyką w formie modułu głowicy sterującej. Istnieje także możliwość współpracy z różnymi systemami zarządzania (w wersjach wyposażonych w głowice sterujące), bazującymi na przykład na sterowaniu binarnym 24 V,  sterowaniu ciągłym 0/4…20 mA, czy też sterowaniu przez sieciowe protokoły transmisji danych. Głowica sterująca, z punktem sterowania miejscowego, może być umieszczona na napędzie lub poza nim za pomocą specjalnego wysięgnika (na przykład dla wygody obsługi, oddalenia od drgań i wibracji, wyniesienia poza strefę EX itp.).

W jaki sposób tradycyjną armaturę przemysłową można zastąpić armaturą z siłownikami i ustawnikami? W przypadku przepustnic (w opinii Fabryki Armatur JAFAR) kołnierz przyłączeniowy pod napęd ręczny (dźwignia, przekładnia) i pod siłownik (elektryczny, pneumatyczny) jest znormalizowany, wystarczy więc tylko wymienić napęd. Jeżeli w instalacji zastosowanie znajdują zasuwy, to konieczna jest ich wymiana w całości. Jednakże zasuwy są wyposażone w znormalizowane kołnierze przyłączeniowe do rurociągu, a długość zabudowy również jest znormalizowana. Tym sposobem podczas wymiany nie ma potrzeby wprowadzania zmian w konstrukcji rurociągu.

Wybór rzecz ważna

Podczas wyboru poszczególnych elementów armatury w pierwszej kolejności należy wziąć pod uwagę warunki pracy, czyli rodzaj medium, jego ciśnienie i temperaturę. Jeżeli zastosowana będzie armatura, która sterowana jest siłownikami elektromechanicznymi lub pneumatycznymi, należy określić również funkcję armatury (regulacyjna lub odcinająca). Pamiętać należy, że zasuwy mogą pracować wyłącznie jako armatura odcinająca, natomiast do regulacji przepływu przeznaczone są przepustnice.

Dobierając odwadniacz dzwonowy ważne jest, aby oprócz ciśnienia nominalnego PN i wielkości przyłącza wziąć również pod uwagę przepływ kondensatu przez odwadniacz oraz maksymalne ciśnienie różnicowe odwadniacza. Podaje się, że o ile przy obliczaniu przepływu kondensatu przez odwadniacz dopuszczalny jest margines błędu, to przy określaniu maksymalnego ciśnienia różnicowego błąd jest niedopuszczalny. Najczęściej przy zamówieniu elementów armatury podaje się typ i numer katalogowy, średnicę nominalną, ciśnienie robocze czynnika oraz temperaturę i rodzaj przepływającego czynnika.

Montaż i eksploatacja armatury

Montując osadnik pamiętać należy, aby oczyścić rurociąg z wszelkich zanieczyszczeń. Warto również sprawdzić, czy parametry medium są zgodne w parametrami osadnika. Zarówno producenci, jak i dystrybutorzy osadników podkreślają, by elementy tego typu montować na rurociągu w położeniu poziomym z pokrywą skierowaną w dół. Istotne jest, aby zadbać o zgodność przepływu medium z kierunkiem strzałki, która znajduje się na obudowie osadnika. Osadnik nie może znajdować się pod obciążeniem masy rurociągu i jego osprzętu. Jaki powinien być zakres czynności konserwacyjnych osadnika? Otóż ważne jest jego wyczyszczenie przy każdorazowym zatrzymaniu instalacji czy remoncie. W tym celu należy zdjąć pokrywę elementu, wyjąć element filtracyjny, a następnie przepłukać go mocnym strumieniem wody. Po osuszeniu filtr należy włożyć do obudowy osadnika.

Przed montażem zaworów również należy w pierwszej kolejności oczyścić rurociąg z zanieczyszczeń. Aby zawór działał bezawaryjnie, czynnik przepływający powinien być pozbawiony zanieczyszczeń mechanicznych. Kluczową rolę odgrywa zachowanie parametrów eksploatacyjnych przewidzianych dla konkretnego modelu armatury. Warto również zadbać o zapewnienie ochrony zaworu przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Co na rynku

Zawór DN300, CL600 Zakładów Automatyki Polna został zaprojektowany z myślą o pracy w bardzo niskich temperaturach. Stąd też urządzenia tego typu dobrze sprawdzają się na przykład w instalacjach gazu ziemnego na Syberii. W konstrukcji urządzenia przewidziano grzyb odciążony, a elementy odlewane zaworu i siłownika wykonane są ze staliwa. Części elastomerowe siłownika, czyli membrana i uszczelnienia, bazują na silikonie. Ten sam producent oferuje również zawory minimalnego przepływu (Typ ZM1). Urządzenia tego typu przeznaczone są do pracy w układach recyrkulacji pomp zasilających kotły energetyczne. Ważne jest bowiem zapewnienie ochrony pompy przed hydraulicznym i cieplnym przeciążeniem w przypadku małego odbioru wody przez kocioł, gwarantując minimalny przepływ w obwodzie obejściowym pompy (by-pass). Zawory minimalnego przepływu bazują na wykonaniu antykawitacyjnym z czynnymi i biernymi strukturami dławiącymi, które umożliwiają pracę w funkcji regulacyjnej i on-off. Korpus zintegrowany jest z dławnicą, dzięki czemu zmniejszana jest ilość potencjalnych źródeł nieszczelności. Druga strona korpusu zabezpieczona jest zamknięciem samouszczelniającym. Wysoką szczelność zamknięcia uzyskano dzięki funkcji FTC (ciśnienie zamyka).

Zawory motylkowe M&S są używane do częściowego lub całkowitego otwierania oraz zamykania odcinków rurociągu. Znajdują one zastosowanie w rurociągach, aparaturach oraz zbiornikach i pojemnikach.

Modele ZMA40 to zawory zaporowe z uszczelnieniem mieszkowym. Są przeznaczone do otwarcia i przerwania przepływu medium, gdzie wymagana jest całkowita szczelność. Istotne jest, aby urządzeń tych nie stosować jako zawory regulacyjne do dławienia przepływu. Medium stanowić mogą kwasy i ługi, substancje żrące i cuchnące oraz inne substancje neutralne ciekłe i gazowe, woda, para wodna, a także paliwa ropopochodne.

Modele ZZK 122SW.425 to zasuwy, które są stosowane w instalacjach przemysłowych rurociągów ogólnego przeznaczenia. Mogą być instalowane na rurociągach poziomych i pionowych w pozycji stojącej lub leżącej przy dowolnym kierunku przepływu. Zawory tego typu są przeznaczone do wody, pary wodnej i innych czynników neutralnych ciekłych i gazowych o temperaturze do 425ºC.

Złącza TW (tankwagen), nazywane także cysternowymi lub eurozłączami, są przeznaczone do cieczy, materiałów sypkich i gazów, z wyjątkiem gazu płynnego i pary. Elementy tego typu stanowią częsty element instalacji odpowiedzialnych za przeładunek w przemyśle chemicznym, petrochemicznym i spożywczym. Jeżeli instalacja pozostaje w sposób ciągły pod ciśnieniem, konieczne jest zastosowanie dodatkowego zabezpieczenia. Standardowym uszczelnieniem głównym złącza jest uszczelka profilowa GSD. Uszczelnienie gwintu stanowią uszczelki płaskie GD. Uszczelnienia standardowe są dostarczane w komplecie ze złączami. W procesie doboru złączy do medium konieczne jest uwzględnienie odporności korozyjnej materiału złącza i uszczelnienia oraz wpływu temperatury. Do wyjątkowo agresywnych chemikaliów zalecane są złącza TW pokryte wykładziną ECTFE.

Autor: Damian Żabicki