Шаровой кран

Назначение

Шаровой кран – предназначен для работы в самых сложных условиях, там, где предъявляются повышенные требования к надежности и безопасности. Многолетний опыт эксплуатации шаровых кранов доказал их преимущество над другими типами запорной арматуры.

Принцип работы

Принцип работы – перекрытие потока жидкости или газа за счет запирающего элемента в виде шара со сквозным отверстием. Шар вращается вокруг своей оси на 90 градусов, открывая или закрывая поток.

Типы

По типу шаровые краны делятся на: 

1.  Полнопроходные – диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру трубопровода. Гидравлические потери в таком кране такие же, как при проходе среды через трубу.
2. Редуцированные или стандартнопроходные — диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше диаметра трубопровода. Применяются там где не критична некоторая потеря давления.

По типу присоединения шаровые краны делятся на: 

• фланцевые, 
• под приварку, 
• муфтовые,
• комбинированные. 

Конструкция

Шаровой кран с корпусом из трех частей
1 – шток; 2 – крышка корпуса; 3 – сальник; 4 – корпус 5 – седло; 6 – шаровая пробка;7 – болтовое соединение корпуса; 8 – уплотняющий элемент 9 – фланец с соединительным выступом; 10 – патрубок под приварку; 11 – фланец с выступом с канавкой под уплотнительное кольцо.

 

Кран шаровой с верхним разъемом
1 – уплотнение штока; 2 – сальниковая коробка; 3 – крышка; 4 – болтовое соединение; 5 – корпус; 6 – седло; 7 – шток; 8 – шаровая пробка; 9 – фланец с соединительным выступом; 10 – патрубок под приварку; 11 – фланец с выступом с канавкой под уплотнительное кольцо

Далее подробнее разберем конструкцию с цельносварным корпусом. Главным элементом шарового крана является шаровой затвор, изготовленный из кованой стали. Поверхность шара обрабатывается с высокой точностью, а затем покрывается различными материалами. Он помещается в сварной корпус, состоящий из двух полукорпусов, верхнего и нижнего. Полукорпуса изготавливаются из кованой стали и свариваются на специальном оборудовании, обеспечивающим высочайшее качество и прочность сварного шва.

В корпусе шарового крана на подшипниках скольжения установлен шаровой затвор. Низко-фрикционные подшипники обеспечивают низкий крутящий момент при полном перепаде давления на кране.

Верхний шток имеет первичную и вторичную систему уплотнения. Первичное уплотнение обеспечивает тефлоновое кольцо, прижимаемое к штоку с помощью шайбы и нагрузочного болта или гайки. Вторичная система уплотнения предусматривает введение уплотняющей пасты через специальный фитинг.

Уплотнение шарового затвора обеспечивают вращающиеся седла. Каждое седло состоит из металлического кольца с запрессованным в него полимерным вкладышем. Вкладыш обеспечивает плотное прилегание седла к шару. Это первичное уплотнение.

Система аварийного вторичного уплотнения обеспечивает подачу уплотняющих паст в места износа первичного уплотнения через специальные отверстия. Они равномерно расположены по окружности седла и позволяют подавать пасты и смазки кромки вкладыша. Каждое седло имеет 24 зуба. При каждом закрывании крана храповик, расположенный на шаре, входит в зацепления с зубьями седла и проворачивает его на 15 градусов, таким образом исключается возникновение локальной выработки уплотняемых поверхностей.

Благодаря вращению седел, уплотнительная паста или смазка равномерно распределяется по окружности седла. При низком давлении седло прижимается к шару тарельчатыми пружинами. При высоком давлении седло дополнительно прижимается к шару под действием давления в трубопроводе.

Цилиндрические концевые соединения, привариваемые к основному корпусу, обеспечивают точное положение вращающихся седел относительно шарового затвора.

Блокировка и сброс давления

Шаровые краны обладают способностью к блокировке и сбросу давления из полости крана. В открытом и закрытом положениях давление с обеих сторон шара блокируется от полости между корпусом и шаром с помощью седел. Это позволяет провентилировать или произвести дренаж полости крана через специальное отверстие корпуса. Кроме того, эта функция может использоваться для проверки утечки при полном рабочем давлении. При выполнении этой процедуры необходимо строго придерживаться инструкции.

Конструкция крана предполагает автоматический сброс избыточного давления из полости крана в сторону трубопровода с меньшим давлением. Это происходит в результате отжатия седел от шара избыточным давлением.

Каждый кран проверяется на специальных стендах на прочность и герметичность. На шаровых кранах больших размеров имеются проушины на корпусе для подъемных строп. Шаровые краны без проушин следует поднимать с помощью плоских нейлоновых строп, закрепляемых вокруг концов крана и цапф. Ни в коем случае нельзя поднимать шаровой кран за редуктор, привод или штурвал.

 

Обслуживание

При правильной эксплуатации срок службы составляет до 30 лет. Своевременное техническое обслуживание позволяет исключить возможные проблемы в процессе эксплуатации, увеличить срок службы крана и повысить его надежность. 

Шаровой кран является изделием, не требующим значительного технического ухода, однако его рекомендуется смазывать для того, чтобы поддерживать крутящий момент на минимальном уровне.

Рекомендуется 2 раза в год проводить профилактические работы в следующем объеме: проверить работоспособность шарового крана, пробки и седла должны вращаться плавно, без рывков, осмотреть фитинги шарового крана на наличие повреждений и подтеканий резьбовых соединений, выполнить 5-10 циклов закрытия и открытия крана с полным поворотом пробки на 90 градусов.

В случае затрудненного вращения закачать смазку для понижения крутящего момента. Проверить утечки по штоку и по седлам, проверить момент затяжки болта или гайки штока с помощью динамометрического ключа. При необходимости подтянуть.

Протечки

Несмотря на высокую надежность шарового крана, посторонние частицы в потоке продукта и грязь могут привести к возникновению проблем в эксплуатации. Наиболее часто встречаются протечка через закрытый шаровой затвор, протечка по штоку и неполное закрытие крана.

Протечки по седлу

В случае протечки по седлу сначала нужно повернуть несколько раз шар в открытое и закрытое положение, если под уплотнение попал инородный предмет, седло, при повороте вытеснит его и притрется к поверхности шара. Если это не помогло, необходимо убедиться, что кран находится в полностью закрытом или полностью открытом положении. Помешать этому может грязь или инородные материалы, попавшие между упорами крана. Также возможна неправильная установка ограничительных упоров привода и неисправность самого привода.

Если кран недозакрывается на 10-15 градусов, произошло заедание седел. В этом случае необходимо ввести промывочную жидкость и оставить минимум на 30 минут, чтобы она пропитала и размягчила затвердевшие осадки. Затем промыть еще раз, после этого закачать смазку и попытаться стронуть седла. Если это удастся – закачать смазку согласно процедуре, после чего выполнить 10-20 циклов открытия-закрытия крана.

Введение смазки или пасты

Если же кран открывается и закрывается до конца, а протечка продолжается, необходимо ввести смазку или уплотняющую пасту через специальные фитинги, расположенные на корпусе крана. Если фитинг неисправен или подтекает, его необходимо заменить. Внимание! При замене фитингов необходимо сбросить давление в трубопроводе.

Процедура введения в седла смазки, промывочной жидкости и герметизирующей пасты одинакова. Есть лишь небольшие отличия: при промывке кран должен находиться в полностью открытом положении, если же вводится смазка или уплотнитель, шаровой кран должен находиться в полностью закрытом положении. Для введения смазки или уплотнителя необходимо специальным насосом ввести 1/16 часть от общего объема смазки, необходимого для крана данного размера, затем нужно произвести 3 цикла открытия-закрытия крана для того, чтобы седла повернулись на 45 градусов. Данную процедуру следует повторить 8 раз на каждое седло, если шаровой кран имеет только один фитинг на каждом конце, и четыре раза, если он имеет по 2 фитинга на каждом конце. Таким образом, достигается равномерное распределение смазки по седлам.

Утечка по штоку

В редких случаях встречается утечка по штоку. Это может произойти из-за ослабления затяжки нагрузочного болта или гайки штока, износу уплотнения. Величина момента затяжки важна по следующей причине: слишком большая затяжка приведет к затруднению вращения пробки шарового крана и может привести к выдавливанию уплотнений, а слишком маленький момент затяжки не приведет к обжатию уплотнения должным образом. Следовательно, произойдет утечка.

Для устранения утечки сначала необходимо проверить правильность моментов затяжки болта или гайки штока динамометрическим ключом. Если момент затяжки правильно установлен или после наладки не дает желаемого эффекта, то необходимо ввести уплотняющую пасту через специальный фитинг. Если это не помогает, то нужно заменить верхнее уплотнение штока согласно инструкции.

Преимущества и недостатки

Шаровые краны имеют ряд достоинств:

• низкое гидравлическое сопротивление (практически отсутствует)
• простота конструкции;
• высокая и надёжная герметичность;
• небольшие габариты;
• простая форма проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
• удобное управление;
• малое время, затрачиваемое на поворот;
• применимость для вязких и загрязнённых сред.

Требования к шаровым кранам

4.3.4.1 Шаровые краны должны соответствовать требованиям ГОСТ 21345, ГОСТ 28343,ТУ и КД.
4.3.4.2 Номинальные размеры от DN10 до DN500 включительно.
4.3.4.3 Номинальные давления от PN1,0МПа (PN10) до PN10МПа(PN100) включительно.
4.3.4.4 Шаровые краны должны иметь ограничение поворота ЗЭл.
4.3.4.5 Для шаровых кранов от DN50 до DN500 ЗЭл. должен быть плавающий и удерживаться двумя независимыми металлическими седлами. Шар и седла должны быть притерты друг к другу. Система седел с динамической нагрузкой, пружина седла должна быть тарельчатой.

НЕ ДОПУСКАЕТСЯ: Конструкция крана с цапфой (в опоре), конструкция крана с продувкой паром, применение сильфонной пружины седла.