За пять тысяч лет до новой эры описаны сооружения для организации водоснабжения в древних культурно развитых странах. В этих трубопроводах уже применялись цилиндрические и конусные краны, а также обратные клапаны. Развитие арматуры неразрывно связано с насосами. Уже в первых поршневых насосах, созданных за 200 лет до нашей эры греческим механиком Кжезибием и описанных в I веке нашей эры Героном Александрийским в труде «Пневматика», использовались откидные (поворотные) и дисковые клапаны, которые стали прототипами современных поворотных и подъемных обратных клапанов.
Бронзовые и латунные пробковые краны использовались римлянами в качестве запорной арматуры в главных и распределительных системах водоснабжения. На рис. 1 изображен большой пробковый кран, найденный при раскопках остатков дворца императора Тиберия на Капри. Известны эскизы Леонардо да Винчи по разработке каналов, ирригационных систем и насосов, включающие арматуру.
Изобретение в 1698 году Томасом Севери паровой машины «для подъема воды», усовершенствованной в 1705 году Томасом Ньюкоменом, ознаменовало начало промышленной революции, вызвавшей необходимость создания промышленной арматуры и специализации при ее разработке и производстве. Изобретение Джеймсом Уаттом универсальных паровых машин и их широкое использование послужило толчком к созданию промышленной арматуры.
В XIX столетии многие выдающиеся инженеры проявили свой талант в создании прогрессивных конструкций арматуры. Особенно заметный вклад внес Тимоти Хакворт, который установил регулируемые пружины вместо грузов на паровом предохранительном клапане, как показано на рис. 2. Этот клапан хранится в Музее науки в Лондоне.
В 1862 году в Германии был выдан патент на клиновую задвижку.
В 1886 году Джозеф Хопкинсон предложил параллельную задвижку, в которой уплотнение осуществлялось давлением среды на диск, – техническое решение, которое используется и сегодня.
Каждый новый проект требовал новой арматуры. Водопроводы городов, фонтаны загородных парков Версаля, Потсдама, Петродворца, Царского Села, гидроэлектростанции вызывали потребность в арматуре. Так, строительство в 1842 году Кротонской водопроводной станции для подачи воды Нью-Йорку на расстояние 35 миль вызвало к жизни строительство водопроводов для других городов и создание нескольких арматуростроительных компаний.
В течение последних 70 лет было разработано много новых видов арматуры для обслуживания появившихся опасных технологических процессов. Традиционные задвижки и запорные клапаны совершенствовались в связи с появлением новых материалов, применением пластмасс и синтетического каучука. Были разработаны пробковые краны со смазкой, мембранные клапаны, шаровые краны и дисковые поворотные затворы, которые развивались и совершенствовались для удовлетворения растущих требований промышленного производства.
Конусные краны со смазкой получили широкое развитие в период начала XX века благодаря усилиям Свена Нордстрома, шведского инженера, который стремился исключить протечки и залипание в обычных конусных кранах.
Мембранные (диафрагмовые) клапаны были впервые созданы в Южной Америке инженером Саундерсом, который, работая на золотых рудниках, столкнулся с чрезмерной утечкой сжатого воздуха в сальниках клапанов. В 1929 году он предложил использовать мембрану для того, чтобы защитить исполнительный механизм и обеспечить герметичность в запирающем элементе, что обусловило широкое применение и развитие этих клапанов.
Краны с шаровыми пробками – относительно новый вид арматуры – впервые были применены в топливных системах самолетов в период Второй мировой войны. В послевоенные годы их конструкция совершенствовалась. В течение последних 40 лет появилось много разнообразных видов кранов. Новые улучшенные проекты способствовали применению шаровых кранов фактически во всех производствах.
Впервые Джеймс Уатт использовал дисковый поворотный затвор в своем паровом двигателе. В первом автомобиле «Мерседес», собранном в 1901 году, дисковый поворотный затвор, названный «дроссельная заслонка», с приводом от педали акселератора был применен в топливной системе. Вначале в дисковых поворотных затворах уплотнение осуществлялось «металл по металлу», но после Второй мировой войны, благодаря появлению современных марок резин из синтетического каучука, их применение во многих отраслях промышленности существенно расширилось. В последние двадцать лет дисковые поворотные затворы стали использоваться на более высокие давления и температуры. Эти конструкции известны как дисковые поворотные затворы для тяжелых условий работы. Конструктивно они выполнены с эксцентричным расположением диска относительно вала или цапф.
ИСТОРИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО АРМАТУРОСТРОЕНИЯ
В 1878 году в Санкт-Петербурге на Каменностровском проспекте саксонским промышленником Грошем был основан небольшой литейно-арматурный заводик. В 1887 году завод покупает немецкий подданный Рихард Лангензипен. Продукция завода – трубопроводная, котельная, пожарная арматура, насосы, медные трубы, пожарные краны, манометры, медная посуда – предназначалась, в основном, для военного ведомства.
Завод Лангензипена интенсивно развивался, перестраивался. В 1895 году на нем работало 650 человек. Кроме него в Санкт-Петербурге арматуру изготавливали предприятия Михоэля и Нобеля.Несколько позже в Москве организуется производство аналогичной продукции на заводах Вартце и Мак Гиль, манометров на заводе Гаккенталь и К°, санитарно-технической арматуры на заводах Дергачева и Гаврилова, Ефремова. В целом по уровню промышленного производства Россия занимала 4-е место в Европе и 5-е в мире, уступая только таким странам как, США, Германия, Великобритания, Франция.
В 1911 году создается АО «Лангензипен и К°». Предприятие бурно развивается, открывает отделения в Москве, Риге, Киеве, Варшаве, Харькове и представительства в других городах. Его продукция завоевывает золотые награды на выставках в Милане, Казани, Полтаве, Юрьеве, Одессе, Омске, Царском Селе. Продукция была не простой и могла бы сделать честь многим нынешним арматурным предприятиям: это шаровые самозапорные клапаны для паропроводов Dn 25-250, Pn 8; «продувательный» клапан для котлов Dn 25-80, Pn 25; редукционные клапаны системы Розенкранц Dn 15-150, Pn 20; бронзовые запорные клапаны Dn 8-20, Pn 450; гидравлические пружинные предохранительные клапаны Dn 6-15, Pn 600; чугунные задвижки Лудло Dn 50-400, Pn 10, 16 и др. (рис. 3).
В апреле 1912 года Лангензипен покупает несколько корпусов завода Тильманса в Школьном переулке, 5, за Нарвской заставой (ныне территория АО «Армалит»). Сюда переводится большая часть литейного производства, а на Петербургской стороне остаются механические мастерские, часть чугунолитейного производства, склады готовой продукции. АО выпускает ежедневно чугунного литья 1000 пудов, бронзового литья 200 пудов. На заводах имеются четыре вагранки, пять печей Баумана, вращающаяся печь, 36 формовочных машин, 540 станков. Количество работающих превышает 1300 человек.
Руководство АО уделяет серьезное внимание техническому прогрессу. В каталоге 1912 года можно найти продукцию, изготавливаемую по последним изобретениям. Это «продувательный» клапан для котлов «оригинал Либерман», конденсационный горшок «Эклепс» (привилегия инженера Хлебникова), редукционные клапаны системы Розенкранц, Зальман и др. К 1912 году относится производство первой задвижки Лудло Георгиевским чугунолитейными механическим заводом, основанным в 1907 году. За первое полугодие 1913 года этот завод изготовил 200 задвижек. Средний выпуск арматуры, приходящийся на один завод, составлял в 1912 году 70 тонн в год.
В 1918 году большинство заводов было национализировано и остановилось.
В 1921 году арматурное производство начало оживать. На заводе Лангензипена работают 66 рабочих и 11 технических работников. Завод переводится на хозрасчет. В 1922 году он переименовывается в Государственный Петроградский арматурный завод «Знамя труда». На 30 сентября 1922 года на двух территориях завода числилось уже 250 рабочих и 30 служащих. В 1923-1924 хозяйственном году производство арматуры в сопоставимых ценах увеличилось втрое по сравнению с предыдущим периодом
25 сентября 1923 года создается Московский арматурный трест в составе заводов «Манометр» (бывший «Гаккенталь и К°»), им. Е. Маленкова (бывший «Вартце и Мак Гиль») и «Арматура» (бывший «Дергачев и Гаврилов»).
2 сентября 1924 года образуется трест «Знамя труда» в составе механического завода на Петроградской стороне и чугуномеднолитейного завода за Нарвской заставой Ленинграда.
В декабре 1929 года в трест «Знамя труда» включается завод «Красный строитель» им. И.И. Лепсе, а в мае 1930 года – завод «Пелла».
В 1928-1933 годах Московский и Ленинградский арматурные тресты ликвидируются, а входящие в них предприятия включаются в Республиканский арматурный трест «РОСАТ». Местонахождением Правления треста определяется Ленинград. Техническим директором треста назначается талантливый инженер, получивший высшее образование в Бельгии, Яков Семенович Постернак. Он посвятил свою жизнь арматуре, руководил разработкой планов развития арматуростроения, стандартов, кодирования и классификации, созданием первых советских каталогов, явился основателем Проектно-конструкторской конторы, созданной при «РОСАТ» в декабре 1932 года на правах самостоятельного предприятия (носившей название «Армконструктор»), и образованного на базе ПКК в мае 1945 года Центрального конструкторского бюро арматуростроения.
В 1928 году водяные задвижки Dn 500, 600 и 700 мм треста «Знамя труда» оснащаются электроприводами. Время закрытия задвижек вручную составляло 30 минут, а электроприводом – 1,5 минуты. В 1932 году завод им. Молотова (ныне «Армалит») изготавливает для Кузнецка и Магнитки газовые задвижки Dn 1500; 1700; 2200; 2400 мм. Их обозначили ГМК –«газовая Магнитка Кузнецк». Высота задвижки диаметром 2200 мм составляла 7 м, а 2400 мм – 10 м.
В состав «РОСАТ» кроме упомянутых заводов вошли завод «Сан-Галли» (ныне «Буммаш»), заводы в Москве – «Арматура», 2-й арматурный, «Трубосоединение», «Манометр», №7, Краснопресненский, заводы в Коломне, Харцызские, с 1935 года – Мышегский завод в Алексине тогда Московской области (ныне Алексинский завод «Тяжпромарматура»), Георгиевский им. Ленина, Ливненский, Елецкий, «Вятский металлист», Уфимский, Верхнеудинский, Кусинский, Любохонский, Кролевецкий. Всего на предприятиях «РОСАТ» в 1934 году работало более 11300 человек.
В 1933 году на заводе «Знамя труда» было основано производство стальной кованой арматуры. В 1934 году завод изготовил для Березниковского химического комбината стальные запорные и обратные клапаны на давление 300 атм и температуру 550°С (рис. 5).
С 1935 года «РОСАТ» ликвидируется, и все предприятия переходят в ведение Главного управления арматурной и литейной промышленности (Главармалит) – сначала Народного Коммисариата тяжелой промышленности, а затем – общего машиностроения
В 1940 году по общему объему производства ТПА СССР вышел на первое место в Европе и второе место в мире. В стране были созданы станкостроительная, авиационная, автомобильная, тракторная, химическая отрасли промышленности. В строй действующих введены 9000 предприятий.
Заводов, производящих арматуру, было 29, из них специализированных – 9. Средний выпуск одного завода составлял 370 т в год. По сравнению с 1913 годом производство арматуры к 1940 году выросло в 6 раз. Коренным образом изменилась и номенклатура продукции.
Преобладающее значение приобретает промышленная арматура.
Дальнейшее мирное развитие страны прервала Великая Отечественная война. Тем не менее, в 1941 году был построен Пензенский арматурный завод, в 1942 году первую задвижку изготавливает Благовещенский завод.
В послевоенные годы шло восстановление народного хозяйства. К изготовлению арматуры и приводов подключаются предприятия, освобожденные от изготовления оборонной продукции – Киевский арматурно-машиностроительный завод, Гусь-Хрустальный «Красный Профинтерн», Ханинский арматурный и др.
В 1949 году Председатель Совета Министров, первый секретарь ЦК ВКП(б) И. Сталин подписал постановление о строительстве трех мощных арматурных заводов. Уже в 1951 году начал выпуск продукции, пока на арендованных площадях, 2-й Пензенский арматурный завод (позже «Пензтяжпромарматура»), а в 1954 году – Курганский арматурный завод.
В 50-х годах объем производства в машиностроении, химии и нефтехимии, электроэнергетике увеличился в 4-5 раз. В этот период во всем мире происходила научно-техническая революция.
Проектированием арматуры и приводов в то время кроме ЦКБА занимались КБ по проектированию промышленной арматуры (КБ ППА), организованное в августе 1952 года на базе Государственного союзного московского арматурного завода им. Е. Маленкова (ныне Московское ЦКБА), и отдел арматуры Гипронефтемаша под руководством Леонида Васильевича Колотилова.
КБ ППА проектировало конические и шаровые краны для систем газоснабжения и магистральных газопроводов. Им был спроектирован единственный в мире конический кран со смазкой Dn 700, Pn 64, освоенный Мышегским арматурным заводом (ныне Алексинский арматурный завод «Тяжпромарматура»), первые гермоклапаны для систем вентиляции, самые крупные в мире в то время шаровые краны Dn 1000 и 1200 на Pn 64.
Арматурным отделом Гипронефтемаш спроектированы ряды задвижек КЗЛ, ЗКЛ, ЗКС, ЗШХ, ЗКЛПЭ, кранов КПМ, КСР, КРП, КЦО, КППК, КТС, обратных клапанов ОКП, КП, КОП, предохранительных клапанов ППК, СППК, ПДРК, запорных клапанов ВУС, ВХ, ВПМ, ВПФ, электроприводов ЭПВ и др., изготавливавшихся на Благовещенском арматурном, Юго-Камском машиностроительном и других заводах.
Для Венюковского (Чеховского), Барнаульского и Таганрогского заводов арматуру и приводы проектировали ЦКТИ, МО ЦКТИ, ВНИИНМАШ.
К 1958 году число заводов, занятых производством арматуры, увеличилось до 128, из них специализированных – до 37. Общий выпуск арматуры в весовом исчислении в 1955 году превысил соответствующий показатель 1940 года в 13,7 раз, а в 1958 – почти в 20 раз. Удельный вес стальной арматуры вырос на 36%.
На заводе «Знамя труда» было организовано производство стальных запорных клапанов на давление 200 МПа, освоено изготовление сварных и цельнотянутых многослойных сильфонов из нержавеющей стали.
Прирост производства арматуры в основном был получен от действующих арматурных заводов, превратившихся в крупные заводы массового производства и оснащенных современным специальным оборудованием.
В декабре 1958 года Советом Министров СССР принимается постановление «Об увеличении производства трубопроводной арматуры». Им предусматривалось специализировать на производстве арматуры дополнительно ряд заводов, создать мощности по производству электроприводов и соленоидов, увеличить численность ЦКБА на 200 человек, возложить на него функции головной организации по вопросам дальнейшей специализации арматурных заводов, установить, что начиная с 1960 года, выпуск трубопроводной арматуры общего назначения будет производиться только по технической документации, согласованной с ЦКБА.
В 1962 году был создан Московский, а в 1964 году – Пензенский и Украинский филиалы ЦКБА. УФ ЦКБА поручили создание арматуры для космических объектов. С этой задачей арматуростроители блестяще справились. Руководители организации И.Р. Кричкер, а затем Б.В. Кармугин, В.А. Ананьевский создали новый коллектив, организовали обучение сотрудников, оснастили лаборатории. В результате появилось новое направление в арматуростроении – космическое, были созданы малогабаритные агрегаты, блоки и элементы автоматики, которые успешно эксплуатировались на межпланетных станциях «Венера», «Вега», «Фобос», «Астрон», космических орбитальных станциях «Салют», «Мир», кораблях «Союз» и других.
В 1965 году арматурные заводы вошли в подчинение Министерства химического и нефтяного машиностроения СССР. За 20 лет удалось провести реконструкцию и техническое перевооружение 17 предприятий, построить 8 новых мощных арматурных заводов.
Проводится реконструкция и новое строительство Запорожского, Кролевецкого, Бологовского, Семипалатинского и других заводов, чугунная и цветная арматура стала изготавливаться десятками миллионов штук. Для решения задач развития химической, нефтехимической, газовой и нефтяной промышленности, выполнения оборонных заказов осуществляется строительство Конотопского, Ивано-Франковского, Усть-Каменогорского, Новгородского арматурных заводов, реконструируются заводы «Знамя труда», завод имени И.И. Лепсе, «Пензтяжпромарматура», Георгиевский завод имени Ленина, Благовещенский завод, Курганский арматурный и другие.
В 1950-1960 годы арматурными КБ и заводами была проведена громадная работа по разработке и освоению в производстве арматуры и приводов для атомных электростанций и корабельных установок. ЦКБА и его филиалами была создана арматура для атомного ледокола «Ленин», большая часть которой была поставлена заводом «Знамя труда». Родилось целое направление по атомной арматуре.
Для бурно развивающихся магистральных газо и нефтепроводов создаются комплексы крупногабаритной арматуры диаметрами до 1400 мм на давление до 80 атм. Для выполнения этих программ на Алексинском арматурном заводе «Тяжпромарматура» строится громадный комплекс цехов с импортными обрабатывающими центрами и гальваникой. В Казахстане в короткие сроки возводится Усть-Каменогорский арматурный завод с мощным литейным производством.
8 декабря 1991 года прекратил существование СССР. Получив всю полноту власти, российское руководство с первых дней 1992 года приступило к проведению экономической реформы. Второго января было объявлено о либерализации цен, что в условиях монопольного характера экономики и товарного голода привело к их многократному росту.
В 1995 году уровень ВВП снизился по сравнению с 1990 годом на 40%.
В 1996-1999 годах производство арматуры стабильно составляло 30% от уровня 1990 года. Менялась структура продукции – резко сократилось количество производимых чугунных клапанов, кранов и задвижек, возросло производство стальных задвижек, шаровых кранов и дисковых затворов. В 2000 году в связи с общим подъемом народного хозяйства России производство арматуры и приводов возросло на 37%, достигнув 50% от уровня 1990 года. В 2001 и 2002 годах это производство несколько сократилось.
Отечественному арматуростроению необходимо направить усилия на ускорение интеграции в мировой арматурный рынок, быть готовым к жесткой конкурентной борьбе. Конечно, всего не предусмотреть, однако полезно использовать опыт прибалтийских стран. К примеру, более 50 фирм из Германии, Финляндии, Чехии, Дании, Бельгии, Нидерландов, Швеции, Австрии, Испании, Швейцарии, Италии, Хорватии, Словении, Франции, Польши и других стран заняли арматурный рынок Латвии. Все крупные поставки арматуры проводятся только на конкурсной основе. Повышаются требования к арматурной продукции. Сейчас уже не достаточно иметь сертификаты ИСО 9001 и 9002 – требуется наличие сертификатов по пожарной безопасности по британскому стандарту 6755/2, DVGV и других на арматуру для нефти и газа, гигиенические сертификаты для питьевой воды и продуктов питания, СЕ сертификаты для электроприводов, отдельные сертификаты на материалы, литье и пр., протоколы заводских испытаний, референц-листы и описания технологических процессов, значительно повысить требования к внешнему виду и качеству окраски (покрытия). Необходимо расширить набор рекламной информации – создать генеральные каталоги, проспекты, буклеты, плакаты, компакт-диски с полной номенклатурой, ценами, описанием системы скидок. Немаловажным фактором является контролируемая отсрочка платежей при оптовых поставках. Гарантийный срок должен быть увеличен до 3-5 лет.
Не следует также ждать от заказчика заявок на проектирование с указанием потребности в продукции. Нужно самостоятельно принимать решение, что предложить потребителю, причем это должны быть испытанные в условиях, близких к эксплуатационным, образцы, а продукция должна быть конкурентоспособной по цене и качеству с зарубежными аналогами.
Использован материал из книги: О.И. Шпаков. «Азбука трубопроводной арматуры», С-Пб., 2003
За пять тысяч лет до новой эры описаны сооружения для организации водоснабжения в древних культурно развитых странах. В этих трубопроводах уже применялись цилиндрические и конусные краны, а также обратные клапаны. Развитие арматуры неразрывно связано с насосами. Уже в первых поршневых насосах, созданных за 200 лет до нашей эры греческим механиком Кжезибием и описанных в I веке нашей эры Героном Александрийским в труде «Пневматика», использовались откидные (поворотные) и дисковые клапаны, которые стали прототипами современных поворотных и подъемных обратных клапанов.
В 1862 году в Германии был выдан патент на клиновую задвижку.
25 сентября 1923 года создается Московский арматурный трест в составе заводов «Манометр» (бывший «Гаккенталь и К°»), им. Е. Маленкова (бывший «Вартце и Мак Гиль») и «Арматура» (бывший «Дергачев и Гаврилов»).
В 1933 году на заводе «Знамя труда» было основано производство стальной кованой арматуры. В 1934 году завод изготовил для Березниковского химического комбината стальные запорные и обратные клапаны на давление 300 атм и температуру 550°С (рис. 5).
В послевоенные годы шло восстановление народного хозяйства. К изготовлению арматуры и приводов подключаются предприятия, освобожденные от изготовления оборонной продукции – Киевский арматурно-машиностроительный завод, Гусь-Хрустальный «Красный Профинтерн», Ханинский арматурный и др.
