Особенности эксплуатации шаровых кранов

Шаровой кран — одна из наиболее распространенных разновидностей трубопроводной арматуры, характерной особенностью которой является использование в качестве запорного элемента сферического стального шара.

В данной статье рассмотрены шаровые краны. Вы узнаете их конструктивные особенности, принцип работы и особенности эксплуатации. Будут приведен обзор основных производителей и представлены рекомендации по монтажу трубопроводной арматуры.

Функциональное назначение и сфера применения

Шаровые краны могут использоваться в качестве запорной и регулирующей арматуры. Они предназначены для изменения расхода рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу, либо полного отсечения ее подачи на определенном участке магистрали.

К преимуществам данного вида арматуры, в сравнении с аналогами, относится:

• простота и ремонтопригодность конструкции;
• надежность и герметичность перекрытия рабочей среды;
• минимальные габариты;
• отсутствие застойных зон во внутренней части корпуса;
• простое и удобное управление, не требующее применения значительных физических усилий;
• минимальные затраты времени на поворот затвора;
• возможность применения в трубопроводах, транспортирующих загрязненные механическими примесями жидкости.

Шаровые краны широко применяются в системах водоснабжения, отопления, на транспортных нефтегазовых магистралях и подающих пар трубопроводах. Металлические конструкции могут выдерживать температуру рабочей среды до 500⁰С, что позволяет использовать их в разнообразных сферах промышленности. Пластиковые регулирующие краны, применяемые в быту, имеют температурный максимум в +95 градусов.

Компоновка и принцип работы

Шаровые краны простейшего конструктивного исполнения состоят из следующих конструктивных элементов:

1. Корпус цельносварного либо сборного типа, из которого выходят соединительные патрубки (сварные, муфтовые либо фланцевые) для стыковки арматуры с трубопроводом.
2. Два параллельно расположенных седла, фиксирующие запорный элемент внутри корпуса, представленные уплотнительными кольцами из полимерных материалов — фторопласта, тефлона либо синтетического каучука.
3. Запорный механизм — шар со сквозной перфорацией, образующей пропускное отверстие.
4. Ручной привод в виде рычага.
5. Шпиндель, соединяющий рукоятку с запорным элементом.

Кран запорный может иметь множество вариантов исполнения, однако принцип его работы всегда будет идентичным. В открытом положении арматуры пропускное отверстие шарового затвора расположено параллельно движению рабочей среды. При вращении привода шпиндель передает крутящий момент на затвор и шар перемещается вокруг своей оси, перекрывая поток стенками без перфорации. Регулировка расхода рабочей среды выполняется посредством частичного открытия пропускного отверстия.

В отдельную группу можно отнести кран шаровой трёхходовой, на его корпусе предусмотрено 3 патрубка — одно входное и два выходных. Такая конструкция используется при необходимости перенаправления потока рабочей среды: в открытом положении затвора она может поступать в оба выходных патрубка, либо же направляться на заданный выход, что позволяет быстро отсечь либо подключить один из трубопроводов системы.

Маркировка и типоразмеры

Шаровые краны имеют унифицированную маркировку, обозначенную положениями ГОСТ №21345. Используется номенклатурное обозначения типа КШ.М.Э.ДУ15.РУ16.00, в котором:

• кш — кран шаровой;
• м — муфтовое исполнение соединительных патрубков (ф — фланцевая арматура, ш — штуцерная, п — приварочная);
• э — тип привода, в данном случае электропривод (п — пневматический, г — гидравлический, в конструкциях с ручным приводом данное обозначение пропускается);
• ду15 — присоединительный диаметр, мм;
• ру16 — максимальное рабочее давление, Бар;
• 00 -класс исполнения по стойкости к воздействиям рабочей и окружающей среды (00 — стандартное, 01 — коррозиестойкое, 11 — пищевое, 02 — хладостойкое, 03 — специальное).

Конструкции с рабочим давлением РУ16 и выше пригодны для эксплуатации в системах центрального отопления и транспортирующих пар трубопроводах.

Присоединительный диаметр арматуры отечественного производства указывается в миллиметрах, тогда как размеры импортных кранов, изготовленных по зарубежным стандартам ISO — в дюймах. Приводим таблицу соответствия наиболее распространенных размеров:

• 1/2″ = ду15 мм;
• 3/4″ = ду20 мм;
• 1″ = ду25 мм;
• 1 1/4″ = ду32 мм;
• 1 1/2″ = ду40 мм;
• 2″ = ду50 мм;
• 2 1/2″ = ду65 мм;
• 3″ = ду75 мм;
• 4″ = ду100 мм;
• 6″ = ду150 мм;
• 8″ = ду200 мм.

Наиболее распространенные размеры шаровой арматуры в сфере бытового использования — от ду20 до ду50, в промышленности широко распространены конструкции всех типоразмеров, вплоть 2000 мм.

Все регулирующие шаровые краны, в зависимости от степени герметичности, разделаются на следующие классы (согласно ГОСТ №9544):

• класс «А» — полная герметичность, нулевые протечки;
• класс «В» — протечки не более 0.0006*ДУ (мм) см³/мин;
• класс «С» — не более 0.0018*ДУ (мм) см³/мин;
• класс «D» — не более 0.006*ДУ (мм) см³/мин.

Обзор шаровых кранов разных размеров (видео)

Разновидности шаровых кранов

Шаровые краны классифицируются на разновидности по типу присоединения, размеру проходного отверстия и исполнению привода. В зависимости от сечения проходного отверстия арматура бывает:

• полнопроходной — размер пропускного отверстия в шаре идентичен диаметру трубопровода, что обеспечивает минимальные гидравлические потери в системе;
• редуцированные (стандартнопроходные) — сечение перфорации в затворе составляет 70-80% от диаметра трубопровода.

Па типу привода регулирующие шаровые краны делятся на ручные (в таком исполнении производится арматура малых диаметров — ду100 и менее) и конструкции, оборудованные механизированным приводом — электрическим, гидравлическим либо пневматическим. Необходимость использования механизированных приводов обуславливается значительными усилиями, которые необходимо прикладывать для управления крупногабаритной арматурой.

В зависимости от способа монтажа краны классифицируются на:

• фланцевые;
• муфтовые;
• под приварку.

Фланцевые конструкции используются в системах, где необходима регулярная разборка/сборка трубопровода. Фланцевый стык состоит из двух пластин круглой либо квадратной формы (одна пластина устанавливается на патрубок арматуры, вторая — на смежную часть трубы), по периметру которых размещены посадочные гнезда под установку фиксаторов. Фланцевые пластины стягиваются между собой винтами и гайками, что позволяет выполнять их быстрый демонтаж.

Краны под приварку применяются на ответственный трубопроводах, где необходимо максимальная надежность и герметичность соединения. Такой стык является неразборным. Муфтовая (резьбовая) арматура чаще всего используется в коммунальной и бытовой сфере в системах водоснабжения и отопления. Также существуют конструкции комбинированного типа, в которых один патрубок фланцевый, второй — сварной либо муфтовый.

Обзор производителей

Лидером рынка шаровых кранов в России является итальянская компания Giacomini, которая производит арматуру для бытового использования. В ассортименте фирмы Giacomini представлены следующие линейки кранов:

• Giacomini R — серия арматуры для водоснабжения и радиатороного отопления, включает регулирующие изделия диаметром 15-100 мм, предназначенные для систем с давлением до 10.5 МПа и рабочей температурой до 185 градусов.
• Giacomoni Gas — линейка латунных кранов для газа и пара, выдерживающих давление до 15 МПа.

Качество продукции компании Giacomini традиционно высокое, что можно сказать и о стоимости итальянской арматуры. С целью экономии имеет смысл искать альтернативу среди изделий отечественного производства. Хорошо зарекомендовавшими себя фирмами являются такие производители как Фобос, Галлоп, LD (реализует востребованную серию кранов КШЦФ) и КМС.

Компания Фобос производит шаровую арматуру типоразмером ду15-ду200, рассчитанную на давление 1.6-16 МПа. Модельный ряд состоит из линеек:

• Фобос Эконом — краны в корпусе из нержавейки;
• Фобос Эрго — корпус из углеродистой стали;
• Фобос Моно — односоставной корпус из нержавейки;
• Фобос Ретро — стальной штампосварной корпус.

Наиболее бюджетную арматуру реализует компания Галлоп. В ассортименте преимущество представлены малогабаритные краны для радиаторного отопления размером ду15-ду50. Арматура Галлоп выдерживает давление до 5 МПа и может эксплуатироваться в системах с температурой до 150⁰. Однако на специализированных форумах встречается множество отзывов о том, что краны Галлоп страдают проблемами с герметичностью корпуса.

Основным отечественным производителем арматуры промышленного назначения является компания LD, известная своей линейкой КШЦФ, в которую входят фланцевые краны диаметром 15-500 мм. В серии КШЦФ поставляется полнопроходная и редуцированная арматура в корпусах из нержавейки марки AISI 309 и легированной стали 09Г2с.

Краны КШЦФ диаметром от 200 комплектуются механическим редуктором, за счет которого значительно упрощается управление арматурой. Серия КШЦФ может использовать на трубопроводы транспортирующие пар, воду и нефтепродукты температурой до 200⁰ с давлением в системе до 40 МПа.