что такое редуцированный шаровой кран
Что такое редуцированный шаровой кран
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
КАКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ШАРОВЫХ КРАНОВ ПЕРЕД ДРУГИМИ ЗАПОРНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ?
Шаровые краны являются наиболее совершенными устройствами для современных трубопроводов.
Преимущества шаровых кранов:
— высокая герметичность (класс А);
— легкость перекрытия потока (поворот ручки на 90);
— длительный срок эксплуатации (благодаря цельносварной конструкции).
ПО КАКИМ ПАРАМЕТРАМ РАЗЛИЧАЮТ ШАРОВЫЕ КРАНЫ?
Основные параметры различия шаровых кранов:
— агрегатное состояние рабочей среды (газ, вода);
— номинальное/условное давление в трубопроводе (PN16, PN25, PN40);
— тип присоединения (фланцевый, приварной, муфтовый, комбинированный);
— материал деталей (ст.20, 09Г2С, нержавеющая сталь);
— установка (наземная, подземная);
— климатическое исполнение (У,ХЛ, УХЛ ).
КАКИЕ ОСНОВНЫЕ РАЗЛИЧИЯ КРАНОВ ДЛЯ ГАЗА ОТ КРАНОВ ДЛЯ ВОДЫ?
ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ШАРОВОЙ КРАН ФЛАНЦЕВОГО ИСПОЛНЕНИЯ ОТ ИСПОЛНЕНИЯ ПОД ПРИВАРКУ?
ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ШАРОВОЙ КРАН ФЛАНЦЕВОГО ИСПОЛНЕНИЯ ОТ ИСПОЛНЕНИЯ ПОД ПРИВАРКУ?
Арматура специально подготовлена под приварку. При монтаже присоединительные патрубки привариваются к трубопроводу.
Фланцевое присоединение арматуры выполнено с помощью:
Используется в рабочей среде, находящейся под высоким давлением.
Также в системах теплоснабжения, т. к. эксплуатация в отопительный период требует повышенной надёжности запорной арматуры.
Используется в трубопроводах, на которых предусмотрена частичная разборка и сборка. Предусмотрены для прочистки труб во время монтажа в тех помещениях, в которых категорически запрещена сварка (например, взрывоопасный цех).
Полная герметичность перекрытия и прочность соединения, а значит — высокий уровень безопасности. Приварные краны используют на особо ответственных или труднодоступных точках трубопровода.
Меньше поддаётся коррозии при подземном заложении.
Для изготовления нужно меньшее количество металла, нежели для фланцевого типа
Возможность многократной разборки и сборки соединения.
Быстрая и простая замена арматуры при возникновении аварий.
Невозможность ремонта непосредственно на объекте установки. Такой кран целесообразнее заменить.
Фланцевые соединения слабеют при значительном перепаде температуры или давления транспортируемой среды.
Дороже ввиду большей металлоемкости.
ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ПОЛНОПРОХОДНОЙ КРАН ОТ РЕДУЦИРОВАННОГО?
Диаметр прохода в пробке полнопроходного крана равен условному проходу крана или меньше не более чем на 10 %.
Редуцированный кран имеет условный проход крана более чем 10%. Таким образом, пропускная способность трубопроводной системы со редуцированной арматурой незначительно ниже, чем с полнопроходной.
Полнопроходные краны целесообразно устанавливать на тех участках трубопровода, где нужно максимально снизить коэффициент гидравлического сопротивления.
Стандартнонопроходные/Редуцированные краны дают возможность снизить стоимость запорной арматуры за счёт небольших габаритов и соответственно — меньшего количества расходных материалов. Применение таких кранов целесообразно в тех системах, в которых потери напора не критичны.
КАКИЕ МАТЕРИАЛЫ ИСПОЛЬЗУЕТ ПРЕДПРИЯТИЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ШАРОВЫХ КРАНОВ?
ООО «АЛСО» использует для кранов:
— сталь разных видов (ст 20, ст.09Г2С, 20х13 (AISI 420), ст.3, ст.65Г, ст.60С2А, ст.12х18Н10Т, оцинкованная сталь)
— прочие материалы (фторсилоксан, Ф4К20, (PTFE +20%C, эмаль, «Карбофлекс»)
НА КАКОЙ ДИАПАЗОН РАБОЧЕЙ СРЕДЫ РАССЧИТАНЫ КРАНЫ ALSO?
МОЖНО ЛИ ЗАКАЗАТЬ ШАРОВОЙ КРАН В ПОДЗЕМНОМ ИСПОЛНЕНИИ?
Возможно. Для от DN25 до DN600 мм (PN16 PN25 PN40).
ВОЗМОЖНО ЛИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ НАНЕСЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ШАРОВОГО КРАНА В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ?
ВОЗМОЖНО ЛИ ЗАМЕНИТЬ СТАНДАРТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД НА УСТРОЙСТВО ДРУГОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ?
В стандартной комплектации предусмотрен электропривод PRO GEAR, Rotork но по вашему желанию и по согласованию присоединительных размеров можем заменить на привод любого другого производителя.
ВОЗМОЖНО ЛИ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ПО ИНДИВИДУАЛЬНОМУ ЗАКАЗУ?
Да, возможно. ALSO учитывает все пожелания Заказчиков по продукции.
Чтобы подобрать наиболее подходящее для вас устройство, обратитесь к нашим специалистам +7(351) 210-0-210 e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
КАКОЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАРОВЫХ КРАНОВ ALSO?
ALSO Универсальной серии – не менее 30 лет.
КАКИЕ ГАРАНТИЙНЫЕ СРОКИ ПРЕДОСТАВЛЯЕТ ALSO НА СВОЮ ПРОДУКЦИЮ?
Что такое редуцированный шаровой кран
Применение редуцированных шаровых кранов в системах теплоснабжения
Шаровые краны, позволяющие достаточно быстро перекрывать отдельные участки тепловых сетей, находят все большее применение. Слишком быстрое перекрытие тепловых сетей повышает вероятность возникновения гидравлического удара. Этот вопрос рассмотрен в работе [1]. Кроме того, редуцированные шаровые краны снижают капитальные затраты. Вместе с тем при использовании шаровых кранов с редуцированием следует учитывать частоту их установки, а именно: магистральные тепловые сети, ответвления от магистральных тепловых сетей и т.д. Редуцированные шаровые краны имеют условный проход на один или более типоразмеров меньше, чем диаметр трубы, а угол между образующими его конфузора и диффузора называется углом расширения.
Применение редуцирования, в принципе, повышает энергетические затраты на эксплуатацию тепловых сетей (в отличие от полнопроходных шаровых кранов, падением давления в которых можно пренебречь). При этом можно считать, что эксплуатационные энергетические затраты пропорциональны отношению падению давления в отдельном шаровом кране (местное падение давления 5рм) к линейному падению давления в трубопроводе 6рп:
Это отношение, представляющее собой долю местных потерь, можно рассчитывать по формуле [2]:
Фирмы-производители шаровых кранов с редуцированным проходом в своих каталогах приводят значения коэффициента ζ, полученные экспериментальным путем, для различных значений диаметров труб. При этом принимается, что t, для полнопроходных шаровых кранов равно нулю.
Усредненные значения коэффициента местного сопротивления t, редуцированных шаровых кранов по данным рисунков 1 и 2 для условных проходов в диапазоне от 100 мм до 800 мм и с редукцией от 1 до 4 типоразмеров приведены в таблице.
Кроме того, по данным таблицы коэффициент шаровых кранов с редукцией убывает с ростом условного прохода и тем резче, чем больше коэффициент редукции.
На рис. 3 показан коэффициент а (относительная доля местных потерь), рассчитанный по формуле (2), где значения как функция условного прохода D взяты из рис. 2. kэ и l при расчете принимались равными 0,0005 м и 1000 м соответственно.
Таким образом, чтобы оценить величину потерь давления в тепловых сетях при применении редуцированных шаровых кранов, нужно сравнивать потери давления в них с соответствующими потерями давления в магистральных трубах на единицу длины. В качестве примера, оценим эти потери для D=500 мм. В этом случае, согласно рисунку 2, 0(500)=0,25 и 3(500) = 3,7 (коэффициент редукции 1 и 4 соответственно). Тогда по формуле (2) потери составят 1,3 Па/м и 15 Па/м для указанных коэффициентов редукции. Отметим также, что величина 0(500) сопоставима с величиной в гладких отводах при R=4D [2].
Выводы
Рассмотренное применение редуцированных кранов позволяет сделать следующие выводы.
Тот факт, что согласно формуле (2), при ответвлениях от магистралей могут иметь место более значительные потери при длине участков менее 1000 м, не имеет существенного значения в общих потерях давления, т.к. эти величины не суммируются при определении общих потерь по магистрали.
Применение редуцированных шаровых кранов в тепловых сетях возможно в следующих случаях:
— на один типоразмер по отношению к диаметру трубы (без технико-экономических расчетов);
— на основной (наиболее протяженной магистрали) необходим технико-экономический расчет (сравнение потерь энергии при дросселировании и экономии капитальных затрат).
К.т.н. Я.А. Ковылянский, д.т.н. Г.Х. Умеркин, к.ф-м.н. С.А.Дроздов, инж. А.И. Коротков, ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром», г. Москва
Шаровой кран
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.
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.
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:
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:
Краны шаровые латунные – это наиболее распространенные в сантехнике краны.
Основные достоинства латунных кранов:
— 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:
— 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:
— сложности при длительной эксплуатации в системах холодного водоснабжения;
— невозможность эксплуатации на слабоагрессивных средах.
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;
Основные недостатки нержавеющих кранов:
— 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;
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: