При выборе запорной арматуры для магистральных трубопроводов, работающих с нефтью, газом или другими агрессивными средами, внимание многих закупщиков падает на кран шаровой. Хотя это самый молодой вид запорной трубопроводной арматуры, многие считают его одним из самых совершенных видов арматуры. В чём же преимущество крана шарового перед задвижками и дисками?
Конструкция кранов шаровых
Шаровый кран отличается от другой запорной арматуры наличием шара, как затворной конструкции. В исходном положении шар повернут стороной с отверстием перпендикулярно к оси крана, тем самым перекрывая рабочий поток. Если повернуть рукоятку крана на 90 градусов, то ось отверстия в шаре будет совпадать с осью крана, тем самым обеспечивая свободный проход рабочего потока.
Существуют различные конструкции шаровых кранов, в зависимости от условий эксплуатации и рабочих сред. Один из самых простых вариантов конструкции этого вида трубопроводной арматуры выглядит так:
1) Корпус: может изготавливаться путём заливки металла в цельную форму или путём сваривания отдельных составных частей. Изготавливается из легированной, коррозионностойкой, жаропрочной стали и чугуна.
2) Шар: запирающий элемент со сквозным отверстием. Представляет собой жёсткую конструкцию с цилиндрическим отверстием. Изготавливается с помощью литья, ковки или раскатки из углеродистых и коррозионностойких сталей.
3) Уплотнительные кольца, обеспечивающие герметизацию и износостойкость крана в средах с высокой температурой и высоким содержанием механических примесей.
4) Маховик или рукоятка у кранов ручного управления или фланец для присоединения электро/ пневно-привода у кранов не ручного управления. Маховик располагают в одном направлении с пробкой крана, поворот маховика осуществляется по часовой стрелке.
5) Шпиндель крана расположен перпендикулярно потоку жидкости, посредством шпинделя усилие от нажатия на маховик передаётся шару.
6) Шайба обеспечивает низкое сопротивление в момент вращения шара.
Классификация кранов шаровых
Классификация кранов шаровых выглядит следующим образом:
- По типу корпуса:
а) неразъёмный корпус: корпус такого варианта конструкции выполнен из двух полукорпусов, которые соединяют между собой сварным швом.
б) разъёмный корпус: корпус состоит из нескольких частей, скрепляемых болтами или посредством резьбового соединения. Кран с разъёмным корпусом пригоден к ремонту за счёт своей разборной конструкции, позволяет осуществлять замену внутренних деталей (пробка, сёдла, шпиндель).
- По типу проточности корпуса:
а) полнопроходной: тип конструкции крана шарового, при котором диаметр отверстия шара совпадает с диаметром внутреннего сечения трубопровода. Благодаря тому, что рабочая жидкость проходит свободно через отверстие крана, не возникает дополнительного гидравлического давления.
б) неполнопроходной: диаметр отверстия у этого типа конструкции меньше, чем у диаметра внутреннего сечения трубопровода. Такая конструкция кранов позволяет регулировать поток рабочей среды. Такие краны устанавливают в системах, где необходимо минимизировать риск гидроударов.
- По типу присоединения к трубопроводу:
а) фланцевый: крепятся к трубопроводу при помощи болтов фланцами, применяются на трубопроводах с частичной сборкой или в помещениях, где запрещена сварка.
б) под приварку: крепятся к трубе с помощью приваривания; используются на особо сложных участках труб, так как подразумевают полную герметичность.
в) резьбовой/муфтовый: имеют резьбу на внутренней поверхности, в основном используются в жилищном хозяйстве.
- По способу установки шаровой пробки:
а) с плавающей пробкой: шаровая пробка жёстко не соединена со шпинделем, что позволяет ей перемещаться относительно него. Преимущество такой конструкции состоит в том, что при закрытии крана шар под давлением рабочей среды прижимается к уплотнительным сёдлам, тем самым создавая герметичность.
б) с пробкой в опорах: шар надёжно закреплён шпинделем и нижней опорой. Герметичность обеспечивают сёдла, прижимающиеся под давлением к шару.
- По типу управления:
а) с электроприводом: используется электродвигатель для управления краном.
б) с пневмоприводом: используется сжатый воздух для управления краном.
в) с гидроприводом: используют силу жидкости для управления краном.
г) с ручным приводом: конструкция представляет собой ручкой, которая при повороте приводит шар в движение.
Рабочие среды
Преимуществами кранов шаровых являются их несложная конструкция и низкое гидравлическое сопротивление. Эти качества позволяют использовать краны шаровые на магистральных трубопроводах. Благодаря своей несложной конструкции краны легко подвергаются механической чистке, а их низкое сопротивление позволяет контролировать давление в трубопроводе.
Чаще всего краны шаровые выбирают для трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды. Благодаря их конструкции рабочая среда соприкасается с минимальным количеством деталей самой арматуры, уплотнители сдерживают утечку рабочей среды в атмосферу, а возможность выбирать разное исполнение как уплотнителей и корпуса, так и самого шара позволяет использовать краны в любых климатических условиях.
Герметичность
Шаровой кран – арматура, часто используемая в агрессивных средах. Очень важно оснастить устройство хорошим покрытием, защищающим его от внешней среды.
Для защиты от коррозии детали крана могут покрывать хромом, полиэтиленом и полипропиленом, никелем. Чтобы дополнительно защитить кран от электрохимической коррозии, можно использовать покрытие из меди или применить бронзовые сплавы. В криогенных средах для защиты крана используют полимеры и эпоксидно-новолачное покрытие.
Для устранения протечек рабочей среды краны оснащают уплотнителями внутри. Для шарового крана с пробкой в опорах используют упруго-деформируемые седла, которые в закрытом положении прижимаются к пробке под давлением пружин и рабочей среды. Седло конструируют таким образом, чтобы между ним и корпусом крана было небольшое пустое пространство. Оно позволяет сохранять седлу упругую энергию.
Также в конструкции может использоваться плавающая пробка. Пробка жёстко не фиксируется на шпинделе, а двигается в корпусе крана под воздействием рабочей среды. Давление рабочей среды создает дополнительную нагрузку на пробку, пробка под давлением рабочей среды прижимается к сёдлам, что предотвращает протечки.
Для уплотнителей используют упругие неметаллические материалы:
- Фторопласт-4 (PTFE);
- Эластомеры: бутадиен-нитрильные каучуки, бутадиен-стирольные каучуки; фторкаучуки.
В случае применения уплотнения по схеме металл по металлу, применяют стали с примесями никеля, хрома, титана, кремния или цинка. Для повышения легирующих свойств металла используют высокотвердые наплавки на основе карбидов металлов.
Шаровые краны «РНГС»
«РНГС» является единственным представителем в России крупнейшего китайского производителя трубопроводной арматуры Zhejiang Boteli Technology Co. LTD (торговая марка – BTL). Компания осуществляет поставки кранов шаровых, в том числе и подземного исполнения, со сроком службы до 30 лет.
Краны изготавливаются для транспортировки в промышленных целях природного газа, товарной нефти, нефтепродуктов, воды, пара и растворов пенообразователей. Возможна надземная и подземная установка с любым направлением рабочей среды с фланцевым, комбинированным типом присоединения или под приварку.
Уплотнение изготавливается исходя из требований заказчика.
Возможен выбор различных приводных устройств в зависимости от типоразмеров крана:
–– пневматические приводы;
–– электрические приводы с механическим редуктором и без;
–– ручные приводы с механическим редуктором;
–– рычаги, маховики.
Продукция поставляется с применением всех возможных логистических услуг: морских, авиа, ж/д и автотранспортных.
Служба качества и сервисно-инженерная служба располагают полным материально-техническим обеспечением, включая оборудование и приборы для испытаний арматуры. По желанию заказчика шаровые краны могут изготавливаться в огнестойком исполнении и с уплотнением «металл-металл» для обеспечения износостойкости в средах с высоким содержанием механических примесей и с высокой температурой.