Блокировка или изоляция?

For our foreign
readers
4 (73) 2011
наука и конструирование
The original article was published in Valve World, Volume 16, Issue 4,
May 2011, p. 39. The translation of the original English article was revised
by T. Sklyarova, Zavod «Znamya Truda», JSC, St. Petersburg.
Блокировка или изоляция?
Предисловие
К статье Джеффри Партриджа придется написать очень
большое предисловие. Иначе будет сложно понять, о чем она. Не
потому, что автор написал ее плохо, а потому, что мыслит он
в терминах, для нас непривычных… Впрочем, обо все по порядку.
В арматуростроении, как, пожалуй, и в целом в промышленности, существует два отдельных информационных пространства: англоязычное и русскоязычное. Пересекаются
они очень слабо, несмотря на все усилия журнала «АС». Дело
даже не в разных языках. Разнятся представления об актуальном, разнятся подходы к наиболее насущным проблема и,
что самое главное, разнятся системы терминов и понятий. То
есть, барьер между «ими» и «нами» на самом деле не только
языковой, но и понятийный.
Информационное пространство мирового арматуростроения формируют два крупных журнала: голландский Valve
World и американский Valve Magazine, а также несколько
корпоративных изданий (напр., свой журнал издает небезызвестная группа Velan). Именно в них, как могли заметить
наши постоянные читатели, мы ищем материалы для перевода и публикации в «АС». Выбор бывает непрост. Потому что
зачастую статьи, вызвавшие большой резонанс среди англоязычных читателей, приходится отклонять с резюме «У нас попросту не поймут, о чем речь». А если учесть, что переводить
такие статьи значительно сложнее из-за отсутствия в русском
языке адекватной терминологии… Увы, «перепрыгнуть» через понятийный барьер куда труднее, чем через языковой.
Термин DBB (Double-Block and Bleed) все чаще появляется в сопроводительной документации импортной арматуры,
прежде всего шаровых кранов. На русский его переводят –
кто во что горазд. Но это-то как раз ладно. Хуже, что далеко
не всегда понимают его конкретное отражение в конструкциях затворных узлов. Дословный перевод DBB и вовсе может
вогнать в ступор, поскольку главное значение слова bleed –
«кровоточить, истекать кровью». И что это, скажите на милость, за «двойной блок с кровотечением»?
Нет, речь не о карате, конечно. Просто склонные к образности зарубежные инженеры тем же самым словом обозначили сброс избыточного давления из внутренних полостей различных технических устройств. Double-Block and Bleed – это
«Двойная Блокировка со Сбросом», вариант конструктивного
исполнения затвора арматуры с двумя седлами, при котором
есть возможность дренажа внутренней полости корпуса. Завсегдатаи англоязычных интернет-форумов с удовольствием
разъясняют интересующимся, что DBB – это ж общеизвестно,
это когда в конструкции арматуры предусмотрен такой дополнительный дренажный клапаночек, ну или просто сапун.
И все бы хорошо, да уж больно быстро развиваются на Западе конструкции кранов с пробкой в опорах, с подпружиненными и «плавающими» седлами. И вот в 2008 году были приняты поправки к стандарту API 6D, где было дано обновленное
определение DBB и параллельно введено новое понятие DIB
(Double-Isolation and Bleed). То есть, теперь «блокировка» –
это одно, а «изоляция» – другое, хотя оба слова подразумевают
вроде бы одно и то же: «перекрытие потока среды», «герметичность». Тут-то и началась путаница! (Путаться «они» умеют
ничуть не хуже нашего, куда там несчастному «вентилю».)
Впервые проблема была в полный голос публично сформулирована в марте 2010 года на техническом семинаре VMA
(Американской ассоциации арматуростроителей) сотрудниками ExxonMobil. (В США представители крупных заказчиков – частые гости на мероприятиях ассоциации.) По итогам
семинара в летнем номере Valve Magazine за прошлый год
была опубликована статья под названием «Истинное значение DBB». Если честно, в редакции АС тогда «попросту не
поняли, о чем речь» – и статью в перевод не взяли.
Но когда менее чем через год совсем другая публикация, но
на ту же самую тему, появилась в Valve World… В общем, мы все
же решили попробовать преодолеть понятийный барьер. В чем
его суть в данном случае? В том, что в русском языке типичная
терминология характеризует конструктивные особенности
кранов («пробка в опорах», «подпружиненные седла», и т.п.), а
в английском – указывает на их функциональность, и не важно,
какими ухищрениями она достигнута. Связано это, видимо, с
тем, что «у них» терминологию, в основном, формируют инженеры и проектанты промышленных систем (в тесном контакте с потребителями, для которых функциональный подход,
безусловно, удобнее), а «у нас» – конструкторы арматуры. В то
время как инжиниринг катастрофически недоразвит.
В конце концов, не так уж важно, какой из многочисленных вариантов перевода терминов DBB и DIB приживется в
русском языке. Можно переводить «в лоб», как это сделано в
данной статье. А можно, воспользовавшись разными смысловыми оттенками слова Double, понимать Double-Block
как «двусторонняя герметичность», а Double-Isolation как
«дублированная герметичность». По смыслу примерно так оно
и есть – из статьи это будет ясно.
Пусть даже ни один вариант перевода не приживется.
Значит, будем использовать латинские «функциональные»
аббревиатуры наряду с внутренней «конструкционной» терминологией. Главное, чтобы российские инженеры трубопроводных систем понимали, о чем речь! Ведь непонимание
чревато неприятными последствиями для конечных потребителей. Собственно, об этом и статья.
Но это на английском она – лишь об этом. А при переводе
появился еще один смысловой пласт. Мы нарочно напрямую
воспроизвели «функциональную» терминологию, принятую в API, чтобы иметь возможность сопоставить ее с нашей
«конструкционной» и в будущем куда лучше понимать, о чем
именно идет речь в спецификациях шаровых кранов, сделанных по нормам API, и в самих этих нормах.
А. Горелов, гл. редактор журнала «АС»
Наука
By Jeffrey M. Partridge, Eii Valve Company
51
наука и конструирование
4 (73) 2011
Ф
ункциональность Двойная Блокировка со Сбросом стала весьма популярной в шаровых кранах,
особенно в связи с развитием конструктивных
исполнений с пробкой в опорах, нынче широко распространенных. Термин «Double-Block and Bleed» (DBB) уже
довольно давно применяется в отношении шаровых кранов и задвижек. Исторически этот термин означает способность арматуры отсечь давление со стороны каждого
входного патрубка, а также сбросить среду, скопившуюся
между седлами. Последняя функция позволяет пользователю определить наличие утечек в затворе без демонтажа
арматуры с трубопровода.
В последние годы термин DBB1 (Двойная Блокировка
со Сбросом) нередко используют некорректно, на самом
деле имея в виду функциональность DIB (Двойная Изоляция со Сбросом), которая подразумевает полное (двустороннее) перекрытие давления на обоих седлах вкупе
с наличием сброса между ними. Такая неверная трактовка неоднократно приводила к путанице. Стандарт
API 6D / ISO 14313 дает определение как термину Двойная Блокировка со Сбросом (ДБС), так и термину Двойная Изоляция со Сбросом (ДИС), четко разделяя эти два
понятия. Конечным потребителям и производителям
следует быть очень аккуратными при описании функциональности арматуры, дабы система работала именно так, как они ожидают. Использование терминологии
в точном соответствии со стандартом поможет сделать
более ясным понимание требований к арматуре и ее параметрам. Функциональность ДБС неплохо подходит
для многих вариантов применения шаровых кранов, но
существует немало и таких условий эксплуатации, в которых предпочтительнее ДИС. В тех отраслях промышленности, где для перекрытия потока среды используются шаровые краны, в ряде случаев требуется второй
барьер против давления, с не зависящей от первого
герметичностью. Такая необходимость обычно вызва-
Определение терминов по API 6D / ISO 14313
Double-Block and Bleed Valve (DBB) – арматура с двумя седлами, которая в закрытом положении обеспечивает герметичность, перекрывая давление со стороны как
входного, так и выходного патрубков, в которой также
имеется возможность дренажа/сброса давления из полости между седлами.
ВАЖНО: такая арматура не обеспечивает дублирования герметичности, когда давление действует только с
одной стороны.
Double-Isolation and Bleed Valve (DIB) – арматура
с двумя седлами, каждое из которых в закрытом положении обеспечивает герметичность при наличии давления с одной из сторон, в которой также имеется возможность дренажа/сброса давления из полости между
седлами.
Примечание: дублирование герметичности может обеспечиваться в одном либо в двух направлениях.
1 Речь о путанице в англоязычной документации, поэтому аббревиатуры латинские (прим. перев.).
52
Об авторе
Jeff Partridge руководит разработкой и проектированием в фирме Eii
Valve в Хьюстоне, Техас. Он работал
инженером в нефтегазовой промышленности с 1992, занимая должности,
связанные с разработкой и конструированием, анализом продукции, с обеспечением
конкурентоспособности,
инженерным консалтингом и управленческой деятельностью. Им сделано множество разработок конструкций
шаровых кранов, другой арматуры и специального оборудования. Он зарегистрирован в штате Техас как специалист
в данной области и имеет звание бакалавра технических
наук факультета проектирования механического оборудования техасского университета A&M University.
на либо требованиями техники безопасности, либо
спецификой эксплуатации (например, газоснабжение,
жесткие требования к герметичности, чистота проводимой среды, и др.). Арматура ДИС как нельзя лучше
подходит для этих условий. Изоляция может быть реализована в одном или двух направлениях в зависимости
от конфигурации седел.
ДБС и ДИС
Как правило, в арматуре ДБС имеются два седла с
однонаправленным2 уплотнением. В закрытом положении затвора такие седла отсекают давление среды
в трубопроводе от полости корпуса арматуры, расположенной между седлами. Если перепад давления
на седле меняет знак, оно отходит от пробки, и давление сбрасывается из полости корпуса в трубопровод3.
Это замечательная возможность, особенно для жидких
сред. Ведь если жидкость в полости корпуса нагревается во время работы системы или за счет внешних источников тепла, давление в ней может увеличиться изза теплового расширения жидкости. При отсутствии
седел, уплотняющих в одном направлении, способных
сбросить давление, в корпусе арматуры может возникнуть избыточное давление, что неизменно приведет к
утечке или разрыву.
В арматуре ДИС одно или два седла – с двунаправленным уплотнением. Если таковы оба седла, то кран
обеспечивает двойную (дублированную) изоляцию, с какой бы стороны не подавалось давление. Однако, такое
конструктивное решение имеет один эксплуатационный
недостаток: давление из полости корпуса между седлами
не может быть сброшено, для этой цели приходится использовать внешнюю систему дренажа, соединяющую
полость корпуса с трубопроводом. Если же одно седло
2
Значение терминов «однонаправленное» (unidirectional) и «двунаправленное» уплотнение/седло (bidirectional seat) станет ясным из
дальнейшего (прим. перев.).
3 Заметим, что завсегдатаи англоязычных форумов неточны.
Спускной клапан или сапун вовсе не обязательны в арматуре DBB,
функция сброса, как мы видим, может быть реализована иначе
(прим. гл. ред.).
наука и конструирование
4 (73) 2011
Полость корпуса между седлами
Двунаправленное седло
Шар в положении закрыто
Корпус
Однонаправленное седло
Рис. 1
двунаправленное, а другое – однонаправленное, то кран
обеспечивает двойную изоляцию только в одном направлении. Такая конструкция позволяет сбросить давление из полости корпуса без использования внешних
устройств.
На рис. 1 показан шаровой кран, имеющий одно
седло с двунаправленным уплотнением, а другое – с
однонаправленным. Двунаправленное седло находится слева. Данная конфигурация седел обеспечивает
двойную изоляцию и сброс давления, действующего
на правый патрубок. Поведение седел зависит от направления перепада давления. Однонаправленное
седло (справа) под давлением снаружи прижимается к
шару, создавая тем самым уплотняющее усилие. Седло самоуплотняется давлением, действующим на площадь уплотнительного кольца, сформированную разницей диаметров окружностей контакта уплотнения с
корпусом и седлом.4 Давление в полости корпуса крана, стремясь наружу, ликвидирует уплотнение между
седлом и шаром.
Седло двунаправленного действия прижимается к
шару независимо от того, с какой стороны действует
давление – снаружи или изнутри крана. Это достигается благодаря изменению эффективного диаметра
уплотнения корпуса в ту или иную сторону смещением реверсивного кольца седла.5 Такая конфигурация
ДИС годится для большинства ситуаций, в которых
необходимо дублирование герметичности, так как направление перепада давления, как правило, известно.
ДИС сочетает в себе возможность сброса давления из
полости корпуса и основные функции конфигурации
ДБС.
Арматура конфигурации ДИС находит широкое
применение в контрольно-измерительном оборудовании, для разделения различных жидкостей в технологических трубопроводах и как отсечная арматура при
проведении технического обслуживания. Сущность
ДИС в том и состоит, что второе седло дублирует герметичность. То есть, если первое седло протекает, есть
возможность это обнаружить, не допуская протечки в
трубопровод за краном в то время, когда он находится под ремонтом или техобслуживанием, что очень
Применение ДБС и ДИС
Арматура конфигураций ДБС и ДИС обеспечивает
разный уровень контроля утечек в затворе. Покажем
разницу в работе арматуры наглядно. На рисунках
желтым цветом отмечены области, непосредственно
связанные с источником давления, зеленым цветом –
области, для которых действие давления отсечено седлами крана.
На рис. 2 приведен обычный кран ДБС в закрытом
положении в условиях «двусторонней герметичности».
На рис. 3 приведен кран ДИС в тех же самых условиях.
Арматура обеих конфигураций в этом случае работает
идентично. Контроль внутренней полости крана позволит определить утечки в обоих седлах.
При перекрытии потока рабочей среды оба крана также работают одинаково, если только держит уплотнение
Двусторонняя
герметичность
Находится под давлением
Изолировано от давления
Выходной
патрубок
Однонаправленное
седло
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Кран в положении закрыто,
давление внутри корпуса сброшено до атмосферного
Рис. 2
Двусторонняя
герметичность
Находится под давлением
Изолировано от давления
Выходной
патрубок
Входной
патрубок
Двунаправленное Однонаправленное
седло
седло
Кран в положении закрыто,
давление внутри корпуса сброшено до атмосферного
4
Речь здесь идет о кранах с пробкой в опорах. Давление на саму
пробку воспринимается подшипниками цапфы (прим. ред.).
5 Видимо, речь о конструкции «с плавающим седлом» (прим. ред.).
Наука
Корпус
важно в плане безопасности.
В
контрольно-измерительных
системах и в ряде других технологических систем допуски на
величины утечек в затворе очень
малы, ведь даже небольшая утечка может привести к погрешности измерений. Стало быть,
предпочтительнее использовать
конфигурацию ДИС. Она дает
такой же эффект, как и два последовательно
установленных
обычных крана.
Рис. 3
53
наука и конструирование
Обеспечение герметичности
(обычный кран конфигурации ДБС)
Выходной
патрубок
Однонаправленное
седло
Находится под давлением
Изолировано от давления
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Кран в положении закрыто,
герметичность обеспечивает седло со стороны входного патрубка
Рис. 4
Обеспечение герметичности
(кран конфигурации ДИС)
Выходной
патрубок
Двунаправленное
седло
Находится под давлением
Изолировано от давления
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Кран в положении закрыто,
седло со стороны входного патрубка герметично
4 (73) 2011
же неисправностью. В случае протечки среда попадает
во внутреннюю полость корпуса крана, и давление там
постепенно растет. Когда оно становится выше, чем давление за краном6, в кране ДБС седло со стороны выходного патрубка «выталкивается» из крана, позволяя среде
проходить через вроде бы закрытый кран. Зато в кране
конфигурации ДИС в такой ситуации среда в нисходящий трубопровод не попадет, так как седло со стороны
выходного патрубка двусторонне герметично.
Когда речь идет о перекрытии трубопровода с целью
выполнения работ по ремонту, реконструкции или техническому обслуживанию, краны ДИС дают куда больше
возможностей, чем ДБС. Если используется кран ДИС,
можно проконтролировать полость корпуса на предмет герметичности в седле на входе. И начинать ремонт
лишь тогда, когда есть уверенность, что кран не течет.
Но даже если вдруг седло со стороны входного патрубка
даст утечку во время ремонта, его продублирует седло на
выходе, предотвращая неконтролируемые утечки среды
за кран. На рис. 8 показан кран ДИС, предотвращающий
утечку, случившуюся в результате потери герметичности
в седле со стороны входного патрубка.
Обеспечение герметичности
(кран конфигурации ДИС)
Рис. 5
седел со стороны входного патрубка. Это видно из рис. 4,
где показан обычный кран ДБС, и рис. 5, на котором изображен кран ДИС. Давление перекрыто, оно не подается
в полость корпуса и нисходящий трубопровод.
Однако, эксплуатационные характеристики кранов
ДБС и ДИС становятся разными, как только появляются нарушения герметичности седел. На рис. 6 показан кран ДБС с вышедшим из строя седлом со стороны
входного патрубка. На рис. 7 показан кран ДИС с такой
Обеспечение герметичности
(обычный кран конфигурации ДБС)
Находится под давлением
Изолировано от давления
Выходной
патрубок
Двунаправленное
седло
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Выходной
патрубок
Двунаправленное
седло
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Кран в положении закрыто,
седло со стороны входного патрубка герметично
Находится под давлением
Изолировано от давления
Кран в положении закрыто,
утечка через седло со стороны входного патрубка
Выходной
Входной
патрубок
патрубок
Однонаправленное Однонаправленное
седло
седло
Кран в положении закрыто,
утечка через седло со стороны входного патрубка
Рис. 6
Обеспечение герметичности
(кран конфигурации ДИС)
Выходной
патрубок
Двунаправленное
седло
Находится под давлением
Изолировано от давления
Входной
патрубок
Однонаправленное
седло
Кран в положении закрыто,
утечка через седло со стороны входного патрубка
Рис. 7
54
Рис. 8
Заключение
Отчетливое понимание схожести и отличий кранов ДБС
и ДИС необходимо при проектировании систем трубопроводов и при оформлении заявок на приобретение арматуры. Выше были представлены принципы работы каждой
из конфигураций. Также рассказано о том, как функциональные особенности каждой из конфигураций влияют на
эффективность работы в тех или иных условиях эксплуатации. Целью данной публикации является информирование
пользователей и продавцов шаровых кранов и предотвращение путаницы при употреблении понятий Double-Block
и Double-Isolation. Если требуется дублирование герметичности в одном или двух направлениях – следует говорить о
конфигурации ДИС, а вовсе не о ДБС.
6 А также преодолевает сопротивление пружины, в случае подпружиненного седла (прим. ред.).
Перевод Т. Скляровой, ЗАО «Завод «Знамя Труда»