вид
20 Апреля 2024г, Суббота€ — 99.5797, $ — 93.4409
Это разновидность крана, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Подвижным элементом (затвором) таких кранов служит пробка сферической формы – шар, по оси которой выполнено сквозное круглое отверстие для прохода среды.
В проходных кранах для полного закрытия или открытия прохода достаточно повернуть шар на 90°. Диаметр отверстия чаще всего соответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливается кран.
Гидравлические потери при проходе рабочей среды через полностью открытый кран весьма малы, практически такие же как при проходе среды через трубу, равную по длине корпусу крана, что в разы меньше, чем в задвижках и клапанах. Это ценное качество сделало шаровые краны основным запорным устройством на линейной части магистральных газопроводов. Однако для уменьшения габаритов и крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, иногда применяются суженные краны.
ШАРОВЫЙ КРАН – один из современных прогрессивных типов арматуры. Эта конструкция не является новинкой, она известна уже более ста лет. Однако в первоначальных вариантах шаровый кран не обеспечивал плотного перекрытия прохода, т. к. уплотнение создавалось между металлическими поверхностями шаровой пробки и седел корпуса. Появление и внедрение в практику арматуростроения таких материалов, как тефлон (фторопласт), синтетические каучуки для изготовления седел привели ко второму рождению шаровых кранов.
Эти новые материалы позволили не только обеспечить плотность закрытия, но и существенно снизить усилия, необходимые для управления краном. В результате появился замечательный тип арматуры, главные достоинства, которого – простота конструкции, высокая и надежная герметичность, небольшие габариты, простая форма проточной части, удобное управление. Благодаря этим особенностям шаровые краны находят все большее применение вместо других традиционных типов арматуры, выполняющих те же функции - конусных кранов, клапанов (вентилей) и задвижек в диапазонах до DN 200, PN до 4,0 МПа при температурах до 200 0С. Так, например, некоторые изготовители предлагают стальные фланцевые шаровые краны взамен задвижек 30с41нж PN 1,6 МПа DN до 200со строительными длинами, точно соответствующими этим задвижкам.
Кран шаровый полнопроходный – это кран, у которого заявленный диаметр условного прохода Ду совпадает с величиной реального прохода в шаре. Например, у полнопроходного крана Ду 100 и диаметр и реальный проход в шаре равен 100 мм.
В то же время выпускаются суженные краны с постепенным коническим переходом от диаметра отверстия на присоединительных концах корпуса к отверстию в шаре, которое обычно бывает уменьшенным до следующего диаметра (например, от 100 до 80) Такие краны экономически целесообразно применять на системах, где гидравлическое сопротивление арматуры не имеет существенного значения или где не требуется полнопроходность в арматуре для пропуска устройств (ершей) для очистки трубопровода.
Седла в корпусе выполняются в виде колец из различных видов пластмасс (обычно - фторопласт), что обеспечивает надежную герметичность, легкость и плавность поворота шаровой пробки, но ограничивает применение крана для сред с температурой не более 200 °С.
Шаровые краны имеют большое разнообразие исполнений, но в основе классификации – две принципиально различные конструктивные схемы запорного органа: с плавающим шаром и с шаром в опорах.
В первом случае шаровая пробка в положении «закрыто» может свободно перемещаться по отношению к штоку и под действием давления среды со стороны входа прижиматься к уплотнительному кольцу со стороны выхода, что способствует герметизации крана. Такие краны применяют в основном для DN не более 200. Для больших DN кран выполняют по схеме «с шаром в опорах», где пробка устанавливается и поворачивается в опорах, а седла под действием давления прижимаются к ее сферической поверхности.
Такая конструкция существенно снижает усилия, необходимые для управления краном и позволяет применять управление при помощи электрических, пневматических и гидравлических приводных устройств меньшей мощности, чем для кранов с плавающим шаром. Конечно, такое преимущество не дается «бесплатно»: конструкция крана усложняется, стоимость увеличивается. Но для магистральных трубопроводов больших диаметров, а также для технологических трубопроводов с малыми диаметрами, но большими рабочими давлениями среды целесообразно использовать краны с шаром в опорах.
В случаях, когда по условиям эксплуатации применение электроэнергии нежелательно или невозможно, краны оснащаются приводами пневматическими или пневмогидравлическими. При этом для работы привода используется энергия от внешнего источника сжатого воздуха или газа, транспортируемого по трубопроводу, на котором установлен кран (обычно – на магистральных газопроводах). Как правило, такие приводы – прямоходные, поршневые. Однако применяются и некоторые другие решения: поворотные лопастные или с использованием мембранных механизмов.
В пневмоприводах сжатый воздух подается в цилиндр, перемещает поршень, от которого при помощи механизма – обеспечивается поворот выходного звена привода и соответственно – шара крана для его открытия или закрытия. Такое решение применяют для кранов с небольшими DN и PN. Для кранов магистральных газопроводов используют пневмо-гидроприводы. Здесь на поршень в цилиндре воздействует жидкость (масло) под давлением газа, отбираемого из трубопровода. Такое усложнение конструкции обеспечивает плавное без ударов срабатывание привода и поворот шаровой пробки крана.
По типу шаровые краны делятся на полнопроходные и стандартнопроходные.
Полнопроходной шаровый кран – диаметр отверстия в шаре которого соответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливается кран. Гидравлические потери при проходе рабочей среды через полностью открытый кран весьма малы, практически такие же, как при проходе среды через трубу, равную по длине корпусу крана, что в разы меньше, чем в других типах запорной арматуры. Это ценное качество сделало краны данного типа основным запорным устройством на линейной части магистральных трубопроводов.
Редуцированный или стандартнопроходной шаровый кран – диаметр отверстия в шаре которого на один типоразмер меньше диаметра трубопровода. Данный тип шаровых кранов применяется на трубопроводах, в которых не критична частичная потеря напора.
Кран шаровый стандартнопроходный – это кран, у которого заявленный диаметр условного прохода всегда больше, чем реальное отверстие в шаре. Например, у стандартнопроходного крана Ду 100 диаметр условного прохода 100 мм, а реальный проход в шаре 80 мм. Основным достоинством стандартнопроходных кранов является их более низкая цена в сравнении полнопроходными.
Более 90 % всех шаровых кранов стандартнопроходные. За счет конструкции крана, когда достигается малое гидравлическое сопротивление рабочей среды при проходе через шар пропускная способность стандарнопроходного крана иногда даже больше чем у вентилей и задвижек такого же диаметра, а так как краны шаровые получили широкое распространение с 2000 года, то они без каких-либо проблем заменяют аналогичную арматуру без потери давления и расхода среды.
По типу корпуса шаровые краны могут быть:
Кран шаровый цельносварной – это неразборный кран из углеродистой, легированной или нержавеющей стали, который за счет сварного корпуса имеет более низкую цену по сравнению с разборными кранами. Учитывая ресурс эксплуатации крана около 20 лет потребность в обязательном применении разборной конструкции возникает довольно редко.
Кран шаровый разборный – это кран, который можно разбирать и обслуживать. Единственный существенный нюанс – без специализированного оборудования качественно провести разборку и обслуживание без потери герметичности вряд ли получится.
По типу уплотнения шаровые краны могут быть:
PTFE (фторопласт, тефлон) – температуростойкий полимер, который обеспечивает стабильную работу на горячей и холодной воде, технических маслах, углеводородных смесях (нефтепродукты, природный газ), паре (до 150 ℃). Диапазон рабочей температуры от -10 ℃…150 ℃, максимально допустимая температура -40 ℃…+200 ℃.
Металл по металлу – это уплотнение, в котором корпус и шар крана соприкасается друг с другом без мягких уплотнений. Основное достоинство металлических уплотнений устойчивость к высоким температурам. Основным недостатком можно считать сложность обеспечения класса герметичности А.
99 % всех шаровых кранов выпускаются с фторопластовым уплотнением, за исключением высокотемпературных исполнений, где используют уплотнение металл по металлу.
По типу присоединения шаровые краны могут быть: фланцевые, под приварку, муфтовые и комбинированные.
Фланцевые шаровые краны применяются на трубопроводах, которые предусматривают частичную разборку/сборку, а также в помещениях, в которых запрещена сварка. Эти краны, которые присоединяется непосредственно к обратным фланцам. Они выпускаются с Ду 15 по Ду 800, материал корпуса: чугунные, стальные и нержавеющие. Основные достоинство таких кранов: удобство монтажа и обслуживания, применяемость для всей линейки давлений. К недостаткам фланцевых шаровых кранов можно отнести большие вес и габаритные размеры, а также возможность ослабления со временем затяжки болтов и как следствие потеря герметичности.
Краны с типом соединения под приварку используют на особо ответственных или труднодоступных участках трубопроводов, за счет полной герметичности перекрытия и прочности соединения.
Краны шаровые под приварку – это краны с концами под приварку. Эти краны выпускаются с Ду 10 по Ду 800, материал корпуса: стальные и нержавеющие. Основные достоинство таких кранов: полная и надежная герметичность соединения, малый, в сравнении с фланцевыми, вес и строительная длина. К недостаткам сварных кранов можно отнести невозможность обслуживания, сложность демонтажа и замены.
Краны с муфтовым соединением имеют внутреннюю коническую или цилиндрическую резьбу. В основном применяются в коммунальном хозяйстве. Эти краны с резьбовым присоединением, которые нашли широкое применение в различных областях промышленности и ЖКХ. Эти краны выпускаются с Ду 8 по Ду 100, материал корпуса: латунные, стальные и нержавеющие. Основные достоинство таких кранов: малый вес, малая строительная длина, невысокая стоимость. К недостаткам муфтовых шаровых кранов можно отнести узкую линейку диаметров и сложность при проведении обслуживания (кран забился окалиной и т. п.) и ремонтных работ. Существует несколько разновидностей типа резьбы:
- кран шаровый вн-вн с внутренней резьбой с обоих сторон;
- кран шаровый нар-нар (так же называется кран шаровый цапковый) с наружной резьбой с обоих сторон;
- кран шаровый штуцерный – это разновидность крана с наружной резьбой, только на каждую резьбу накручены штуцера;
- кран шаровый вн-нар с внутренней резьбой с одной стороны и наружной резьбой с другой стороны;
Шаровые краны с комбинированным присоединением являются универсальными и применяются в различных трубопроводных системах (соединение резьба/сварка, фланец/сварка и т. д.).
Кроме вышесказанного шаровые краны имеют ряд других достоинств, среди которых:
В качестве недостатка можно отметить необходимость наличия «мёртвой» зоны для поворота у кранов с консольной ручкой. Данный недостаток можно компенсировать краном с ручкой-барашком (также в просторечии называется «бабочкой» или «бантом»).
Сёдла в корпусе выполняются в виде колец из различных видов пластмасс (в основном фторопласта), что обеспечивает надёжную герметичность, лёгкость и плавность поворота шаровой пробки, но ограничивают применения таких кранов для сред с температурой не более 200 °C.
Управляются шаровые краны вручную (на малых диаметрах) и с использованием механизированного привода – электрического, пневмо- и гидравлического, причём для кранов на газопроводах имеется возможность использовать в качестве управляющей среды пневмопривода рабочую среду, транспортируемую по трубопроводу. В быту шаровой кран может называться полуоборотным.
По материалу корпуса шаровые краны бывают:
Основные достоинства латунных кранов:
- низкая цена;
- большой выбор моделей различных производителей;
- малые сроки поставки;
- хорошие эксплуатационные характеристики для воды и газа;
- устойчивость к механическим воздействиям.
Основные недостатки латунных кранов:
- малое количество диаметров, в основном выпускаются с Ду 8 до Ду 100 мм;
- отсутствие приварного исполнения;
- нестабильная работа при температурах более 200 град С;
- невозможность стабильной эксплуатации на нефтепродуктах.
Краны шаровые стальные – это краны, изготовленные из углеродистой стали (обычно сталь 20 или сталь 25), которые нашли широкое применение в промышленности и ЖКХ.
Основные достоинства стальных кранов:
- низкая цена;
- большой выбор моделей различных производителей;
- малые сроки поставки;
- хорошие эксплуатационные характеристики для горячей воды и газа;
- устойчивость к механическим воздействиям;
- широкий модельный ряд.
Основные недостатки стальных кранов:
- нестабильную работу при температурах менее -40 град С;
- сложности при длительной эксплуатации в системах холодного водоснабжения;
- невозможность эксплуатации на слабоагрессивных средах.
Краны шаровые хладостойкие – это краны, изготовленные из легированной стали (обычно 09Г2С) и предназначенные для эксплуатации при низких температурах до -60 ℃, остальные свойства у них совпадают со стальными кранами.
Кран шаровый нержавеющий – это краны, изготовленные из нержавеющей стали (обычно 12Х18Н10Т и аналогичных), которые нашли широкое распространение в промышленности.
Основные достоинства нержавеющих кранов:
- широкий спектр рабочих сред;
- возможность эксплуатации при температурах до -60 ℃.
Основные недостатки нержавеющих кранов:
- высокая цена;
- узкий модельный ряд, в основном выпускаются с Ду 8 до Ду 300 мм;
- большие сроки поставки на большинство кранов.
Краны шаровые чугунные – это краны, изготовленные из серого (ковкого) чугуна.
В связи с массовым изготовлением стальных шаровых кранов чугунные краны стали дороже и большинство производителей отказываются от их изготовления. Как результат примерно с 2010 года в России остался один производитель чугунных кранов и большое количество неликвидов, которые выпускались еще в 80-е годы при СССР. В связи с тем, что преимуществ по сравнению со стальными кранами у чугунных нет, то рекомендуем их без всякого сомнения менять на стальные краны.
Краны шаровые пластиковые – это краны, изготовленные в основном из полипропилена и предназначенные монтажа на пластиковых трубах.
Основные достоинства полипропиленовых кранов:
- долговечность, сопоставимая с латунными;
- цена;
- малый вес.
Основной недостаток полипропиленовых кранов: возможность монтажа только на пластиковые трубы.
Разновидности шаровых кранов
Кран шаровый запорный – это двухходовые шаровые краны, которые предназначены для полного перекрытия потока среды. Это самые популярные и распространенные краны.
Кран шаровый регулирующий – это двухходовые шаровые краны у которых конструкция шара позволяет производить регулирование потока рабочей среды.
Кран шаровый для подземной установки – это двухходовые шаровые краны с удлиненным штоком предназначенные для установки на подземных коммуникациях с возможностью открытия или закрытия крана через ковер, установленный на улице.
Кран шаровый трехходовой – это шаровые краны, предназначенные для смешения жидкости (Т-порт) или распределения потока (L-порт). Подобные краны широко применяются для установки манометров и датчиков давления, а также в сложных технологических процессах.
Кран шаровый для подключения датчика – это двухходовые шаровые краны с возможностью подключения датчика температуры. Эти шаровые краны нашли широкое распространение при монтаже квартирных теплосчетчиков.
По типу управления шаровые краны бывают:
Кран шаровый ручной – это самые распространённые шаровые краны с ручкой или «бабочкой».
Кран шаровый с редуктором – это краны с установленным на них механическим редуктором. Редуктор необходимо обязательно устанавливать на всех кранах диаметров свыше 300мм, а также на кранах с меньшим диаметром, где необходимо обеспечить плавное открытие шарового крана.
Кран шаровый с электроприводом – это краны с установленным на них электроприводами применяются для дистанционного управления технологическими процессами, а также для аварийного закрытия трубопроводов.
Кран шаровый с пневмоприводом – это краны с установленным на них пневматическими приводами применяются для дистанционного управления технологическими процессами, а также для аварийного закрытия трубопроводов во взрывоопасных зонах, в которых установка электропривода недопустима.
Более подробная информация представлена в следующих видеороликах:
