Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Шаровой кран

Кран пружинный муфтовый 11Б12бк.| Кран натяжной муфтовый ПчЗбк.

Шаровые краны характеризуются большим разнообразием конструкций. Однако все многочисленные их конструктивные разновидности можно разбить на два основных типа: краны с плавающей пробкой и краны с плавающими кольцами.
 

Шаровые краны размещают в составе бурильной колонны на устье скважины под ведущей бурильной трубой или над ней, В случае возникновения ГНВП путем поворота запорного шарового органа одного из кранов перекрывают трубный канал скважины и осуществляют наблюдения за изменением устьевого давления.
 

Шаровые краны имеют малые габариты, малое гидравлическое сопротивление и высокие эксплуатационные качества, благодаря чему они получают широкое применение на различных трубопроводах, в том числе и на трубопроводах больших диаметров прохода. Краны на трубопроводе могут устанавливаться в любом рабочем положении. Корпусные детали крана изготовляются из чугуна, а уплотнительные кольца — из фторопласта-4.
 

Шаровые краны с опорными цапфами КШЦ 146, КШЦ 155 и КШЦ 178 ( в дальнейшем краны) предназначены для перекрытия трубного канала бурильных труб в целях предупреждения возникновения открытых фонтанов или в процессе их ликвидации при бурении нефтяных и газовых скважин.
 

Кран со смазкой 11с722бк1 с пневмоприводом для природного газа.

Шаровые краны наиболее широко применяются для природного газа. Автоматическое управление шаровыми кранами, как правило, производится при помощи пневмогидропривода, обеспечивающего достаточный крутящий момент на оси для управления краном и плавный поворот пробки. Шаровые краны с пневмогидроприводом серийно выпускаются с Dy прохода от 50 до 1200 мм для рр до 8 МПа. Существует тенденция к расширению диапазона больших диаметров прохода. Ниже приводятся основные данные шаровых кранов с пневмогидроприводом из числа наиболее часто применяемых.
 

Принципиальная схема управления сдвоенным поршневым пневмо-гидроприводом шарового крана с Dy 1000 мм.

Шаровой кран 1 магистрального трубопровода управляется при помощи двух поршней 8, поступательное движение которых при помощи двойной кулисы 7 преобразуется во вращательное и передается на ступицу 21 пробки крана.
 

Цилиндрический кран с мягким седлом.

Шаровые краны, имея основные преимущества конических кранов ( простота конструкции, прямоточность и низкое гидравлическое сопротивление, постоянство взаимного контакта уплотаительных поверхностей), в то же время отличаются от них.
 

Шаровые краны, имея основные преимущества конических кранов ( простота конструкции, прямоточность и низкое гидравлическое сопротивление, постоянство взаимного контакта уплотнительных поверхностей), в то же время отличаются от них.
 

Шаровые краны отличаются большим разнообразием конструкций.
 

Шаровые краны выгодно отличаются от конических и цилиндрических значительно меньшим коэффициентом гидравлического сопротивления, более герметичным узлом вращения запорного органа. При транспортировании жидкостей, содержащих взвешенные частицы, известковое молоко, шламы, которые могут при определенных условиях выпасть и образовать осадок, пробку в трубопроводе, полнопроходной шаровой кран по устройству запорного органа не может служить концентратором выпадающих из жидкости частиц, способствующих забивке трубопровода, чего нельзя сказать о применяемых неполнопроходных запорных кранах.
 

Чувствительность конического и шарового кранов к неточности изготовления.

Отличия конструкции шаровых кранов

Основное отличие – диаметр проходного сечения. Неполнопроходные модели кранов имеют меньший диаметр шара, чем диаметры входа и выхода. При фланцевом типе крепления диаметр входного отверстия будет большим, чем внутренний диаметр.

Такая особенность конструкции создает больший коэффициэнт гидравлического сопротивления, чем полнопроходной шаровой кран. Неполнопроходные краны дешевле полнопроходных, поскольку на их изготовление уходит меньшее количество материала, они проще в управлении. Меньше диаметр и напор, меньше нагрузка на сам шар. Поэтому запорный механизм служит дольше. Также такие краны имеют меньший вес, что существенно для трубопроводов большого диаметра. Небольшой вес и невысокая стоимость делают шаровые краны востребованными в разных сферах.

Основное преимущества полнопроходного шарового крана – отсутствие гидравлического сопротивления, т.е. при использовании данной конструкции потерь напора не происходит. Такие краны используются, главным образом, при работе с жидкостными средами, где важен фактор напора.

Есть три варианта крепления запорной арматуры к трубопроводу: обычная сварка, фланцевые соединения, муфтовые соединения.

Сварка обычно применяется для трубопроводов небольшого диаметра, а также в труднодоступных местах, где маловероятен ремонт или демонтаж шарового крана.

Фланцевое соединения применяется на трубопроводах, диаметр которых составляет от 50 мм. Это удобный вид соединения, поскольку шаровый кран легко отремонтировать или заменить. Детали для фланцевого соединения могут поставляться вместе с шаровым краном или отдельно. Фланцевые соединения прекрасно выдерживают большие нагрузки. Они используются при монтаже шаровых кранов на газо- и нефтепроводы, могут применятся на трубах большого диаметра.

Кроме основных видов крепления используется комбинированное крепление. Такие краны сочетают в себе различные способы крепления для разных сторон крана. Краны с таким креплением предназначены для перенаправления или смешения рабочих сред.

Кран газовый шаровый фланцевый не имеет принципиальных конструктивных отличий от кранов, предназначенных для жидких сред.

Газовые шаровые краны могут оснащаться как электроприводом запирающего устройства, так и пневмоприводом.

Пневмопривод обеспечивает большее быстродействие, чем электрический привод. Это очень существенно при утечке газа и других ЧП. При повышении давления в трубопроводе выше нормы открывается клапан, часть газа поступает в боковой патрубок и передает давление в гидравлическую систему, которая проворачивает шток газового крана в положение «закрыто». Таким образом, пневмопривод шарового газового крана быстро предотвращает утечку газа по дальнейшей трассе газопровода.

Видео: как выбрать шаровый кран

Описание и особенности полнопроходного крана

Шаровый полнопроходной кран состоит из следующих элементов (схема ниже):

1. корпуса;
2. крышки корпуса;
3. запорного элемента, изготовленного в виде шара;
4. штока;
5. уплотнительного седла, предназначающего для герметизации шара;
6. изоляционной прокладки;
7. стопорной шайбы;
8. уплотнительных колец;
9. уплотнения штока;
10. шайбы;
11. зажимной гайки;
12. ручки;
13. рукава ручки (данный элемент может отсутствовать).

Схема конструкции шарового полнопроходного крана

Отличия от обычного (неполнопроходного) крана заключается в диаметре сечения. Стандартные краны с неполным  проходом имеют диаметр проходного отверстия меньшего размера, чем диаметры входного/выходного патрубка. Соответствующие параметры полнопроходного шара полностью совпадают.

Разница между полнопроходным и стандартным краном

Преимуществами полнопроходного крана являются:

• более низкое гидравлическое сопротивление, что снижает возможные потери при напоре воды/газа;
• большей пропускной способностью;
• более высокой стоимостью, так как конструкция запорной арматуры более сложная и для ее изготовления требуется больше материала.

Где применяются полнопроходные краны? Основное предназначение арматуры — это трубопроводы, по которым проходят несжимаемые среды.

Несжимаемыми являются среды, которые не могут изменять свой объем под воздействием каких-либо внешних факторов (температуры, давления и так далее). Сюда относятся: вода, мазут, нефть и иные каплеобразные вещества.

Обзор модельного ряда кранов Дафносс

Датская компания поставляет на рынок несколько линеек шаровых кранов, отличающихся конструктивным исполнением, эксплуатационными характеристиками и ценой:

• Dafnoss JIP-FF;
• Dafnoss LD-FF;
• Dafnoss Eagle;
• Dafnoss BVR.

Рассмотрим каждую из разновидностей подробнее.

Изделия серии Jip-FF

В линейку Jip-FF входят фланцевые краны, что свидетельствует маркировка FF. Арматура предназначена для установки на трубопроводы, транспортирующие жидкую рабочую среду – системы водоснабжения, отопления и промышленные линии.

Шаровой кран Danfoss Jip-FF

Конструкции выполняются в цельносварном металлическом корпусе из углеродистой стали марки ST-37. Технические характеристики изделий следующие:

• типоразмеры (диаметр труб, на которые можно установить арматуру) – 15-200 мм;
• пропускная способность: 12-2300 м3/ч;
• номинальное рабочее давление: 30-40 Бар;
• температурный диапазон: 0-190 градусов.

Запорный механизм кранов Jip-FF выполнен из нержавеющей стали, узел укомплектован прижимными пружинами, обеспечивающими максимальную герметичность перекрытия потока.

Серия кранов LD-FF

Модельный ряд арматуры LD также предназначен для фланцевого соединения, однако краны имеют аналогии под монтаж посредством сварки (маркируются LD-WW) и муфтовую стыковку (LD-II).

Краны линейки Danfoss LD

В отличие от серии JIP, арматура LD отличается более простой конструкцией (отсутствуют прижимные пружины) и меньшими эксплуатационными возможностями, о чем свидетельствуют технические характеристики изделий:

• пропускная способность: 10-1700 м3/ч;
• номинальное рабочее давление – до 30 Бар;
• температура эксплуатации – до 150 градусов.

Арматура линейки LD может быть полнопроходной либо редукционной. В качестве уплотнительных элементов используется фторопласт, запорный шар выполнен из нержавеющей стали. Типоразмеры изделий – 15-200 мм.

Серия кранов Eagle

Наиболее востребованной серией арматуры для бытовой эксплуатации являются краны Eagle, изготовленные из латуни, покрытой защитным никелированным покрытием. Линейка Eegle пришла на смену старому поколению кранов Dafnoss Techno A.

Шаровой кран для бытовой эксплуатации Danfoss Eagle

Изделия выпускаются для труб диаметром 15-100 мм. Технические характеристики следующие:

• пропускная способность: 16-1350 м3/ч;
• рабочее давление: 15-30 Бар;
• температура эксплуатации – до 120 градусов.

Уплотнительные элементы арматуры выполняются из нитрила (NBR) и фторопласта (PTFE), запорный шар – их хромированной латуни. Стыковка с трубопроводов выполняется за счет резьбового соединения, резьба на штуцере может быть внутренней либо наружной. Также производятся краны Eagle, оборудованные системой стабилизации давления – выпускным клапаном Danfoss для стравливания воздуха из трубопровода, что необходимо при эксплуатации систем радиаторного отопления.

В целом, краны Danfoss серии Eaegle являются оптимальным вариантом запорной арматуры для комплектации пластиковых трубопроводов из ПВХ, ПНД, ПЭ и металлопластиковых труб.

Арматура с электроприводом серии X3555 и Х3888

Краны с электроприводом предназначаются для установки на трубопроводы, транспортирующие воду, газ и парообразные вещества, температура которых не превышает 80 градусов. Такие конструкции, в сравнении с механическими аналогами, имеют меньшее рабочее давление  – до 6 Бар.

Корпус электропривода защищен от влаги по стандарту IP65. В кран встроен датчик теплового сопротивления, который сигнализирует о повышении температуры выше допустимого максимума. Привод питается от электросети мощностью 230 В. Конструкция оборудована дублирующим ручным приводом для перекрытия подачи воды в случае возникновения аварийных ситуаций.

Шаровой кран Dafnoss с электроприводом

Электроприводы от Danfoss имеют четыре концевые выключатели – вы получаете возможность запрограммировать 4 положения запорного узла для регулировки требуемой пропускной способности трубопровода. Единственным ограничением на применение таких устройств является сравнительно большой размер корпуса электропривода, что не позволяет устанавливать арматуру на участках трубопровода, размещенных в условиях ограниченного пространства.

Виды и отличия

Шаровый стальной муфтовый кран уже сам по себе являет подвидом более широкой группы запорных арматур. Однако и эта продукция разделяется еще на несколько более мелких групп. Если вам удастся разобраться в них подробнее, то выбрать конкретную модель для вас не составит никакого труда.

По типу условного прохода краны делят на:

• Полнопроходные;
• Стандартнопроходные.

Муфтовый шаровой полнопроходной кран пропускает через себя максимальный объем носителя. Внешне его от собратьев по классу отличить не так просто. Но отличия есть, и они довольно существенны.

Шаровый полнопроходной муфтовый кран производят из очень качественных материалов. Такие модели имеют больший вес, намного надежнее и способны выдерживать значительные нагрузки.

А вот стандартнопроходные образцы – это уже продукция массового производства и ждать от них серьезных результатов не рекомендуется. Впрочем, для бытового применения они подходят наилучшим образом.

Выбор конкретного вида влияет и на стоимость образца. Например, цена шарового муфтового крана ДУ50 полнопроходного типа равняется 10-12 долларам. А вот муфтовый шаровый кран ДУ50 из стандартных моделей уже можно купить за 5-8 долларов.

Латунный шаровый кран

По типу конструкции такие изделия делят на:

• Прямоточные;
• Проходные;
• Угловые;
• Смесительные.

Производят шаровые краны из следующих материалов:

• Латунь;
• Сталь;
• Чугун;
• Бронза.

Именно материал исполнения в первую очередь влияет на то, сколько будет стоить изделие в магазине. Цена шарового муфтового крана ДУ32 из стали равняется 1,5-2 долларам. Чугунные образцы с аналогичным диаметром продают за 1-1,7 доллара.

Муфтовые латунные шаровые проходные краны ДУ 32 можно купить за 2,7-3,2 доллара. Ну а продукция из бронзы продается за 2,5-2,9 доллара. Как видим, цену шарового вентиля точно нельзя назвать большой.

Однако это касается только малогабаритных образцов. Муфтовый шаровый кран ДУ80 уже будет стоить минимум в 3 раза дороже, так как при его изготовлении использовалось больше материалов, да и сама его конструкция должна быть намного прочнее.

Советы по выбору

Во время подбора конкретного крана нужно обратить внимание на несколько показателей. В первую очередь учитывает его условный диаметр

Об этом несколько слов уже было сказано чуть выше. Если у вас трубы имеют диаметр 25 мм, то для их обустройства понадобится шаровый муфтовый кран ДУ25. Никакие другие образцы в этой ситуации не подойдут

В первую очередь учитывает его условный диаметр. Об этом несколько слов уже было сказано чуть выше. Если у вас трубы имеют диаметр 25 мм, то для их обустройства понадобится шаровый муфтовый кран ДУ25. Никакие другие образцы в этой ситуации не подойдут.

Затем обратите внимание на рабочую температуру и давление в трубах

Очень важно, чтобы показатели и характеристики не только превышали аналогичные в трубопроводах, но и имели небольшой запас. Это предохранит вас от появления возможных поломок и других подобных неприятностей

Это предохранит вас от появления возможных поломок и других подобных неприятностей.

Выбор конкретного материала исполнения тоже играет далеко не последнюю роль. Более того, именно от него зависит, сколько времени устройство прослужит вам верой и правдой.

И если шаровый газовый муфтовый кран в этом плане не сильно зависит от материала. То у продукции, которую устанавливают в трубопроводах с жидкостью, ситуация меняется кардинальным образом.

Лучшим решением для подобных ситуаций будет купить шаровый латунный муфтовый полнопроходной кран Бугатти. Латунь очень надежна, совершенно не реагирует на коррозию и способна выполнять свои функции в течение сотни лет.

Сталь стоит дешевле и она немного практичнее, но о проблемах стальных изделий связанных с коррозией, думается, лишний раз упоминать не стоит. О них и так все наслышаны.

Чугун рекомендуется выбирать в крайних случаях. Он конечно очень дешев, но много весит и плохо выдерживает нагрузки на изгиб. Ну а бронза – это материал на любителя.

Точно определите, для каких нужд необходим вентиль. Если вам надо купить обычный бытовой образец небольших размеров, то покупайте шаровый латунный муфтовый кран ДУ15 или его аналоги.

Интересный момент здесь в том, что в малогабаритных образцах различия в цене в зависимости от материала совершенно незначительны, а потому рекомендуется покупать более дорогостоящие изделия.

Шаровый кран с рычагом или бабачкой

Совсем другое дело будет, если вы собираетесь купить вентиль с ДУ 80-150. Здесь уже муфтовый латунный шаровый проходной кран будет стоить намного дороже аналогичных моделей, но из стали или чугуна.

Разновидности полнопроходных кранов

Классификация кранов может быть произведена по нескольким признакам, которые рекомендуется учитывать при выборе запорной арматуры. К ним относятся:

• материал изготовления;
• способ установки.

Выбор материала изготовления

Основными материалами, из которых изготавливают полнопроходные шаровые краны, являются:

1. латунь. Латунный кран отличается невысокой стоимостью, устойчивостью к механическим воздействиям, разнообразием моделей, что обуславливает его широкое применение, особенно в бытовой сфере. Однако такую арматуру не рекомендуется использовать на трубопроводах, предназначенных для перегонки нефти и иных горюче-смазочных материалов, а также для различных сред с температурой более 200°С, так как может возникнуть негативное взаимодействие, и как следствие, низкая эффективность работы устройства;

Полнопроходной шаровый кран, изготовленный из латуни

1. углеродистая сталь. Такая арматура отличается разнообразием, устойчивостью к механическим воздействиям и возможностью выдерживания больших температур. Из недостатков можно отметить нестабильность работы при низких температурах (менее 40°С), снижение срока использования на трубопроводах холодной воды и агрессивных сред;
2. нержавеющая сталь. Арматура из данного материала является наиболее универсальной, но отличается высокой стоимостью;

Шаровый кран с полным проходом из стали

1. пластик. Краны могут быть установлены исключительно на трубопроводах, изготовленных из аналогичных материалов. По качеству арматура близка к параметрам латунных изделий.

Шаровый полнопроходной кран из пластика

По заказу пользователя краны могут быть изготовлены из бронзы, меди и иных аналогичных сплавов. При отличных технических параметрах такая арматура отличается высокой стоимостью.

Классификация в зависимости от способа установки

Монтаж полнопроходных кранов может осуществляться методами сварки, крепления на резьбу и на фланец. В зависимости от вида крепежа выделяют:

муфтовый кран, крепление которого производится при помощи резьбового соединения. Арматура данного вида может быть изготовлена из любых материалов, кроме пластика. Широкий модельный ряд позволяет подобрать устройства для трубопроводов разного диаметра. При установке требуется нарезка резьбы на трубах, что осложняет процесс монтажа, но соединение получается разъемным, что позволяет производить ремонтные работы коммуникаций без замены арматуры;

Арматура с резьбовым способом монтажа

Как нарезать резьбу и самостоятельно установить муфтовый кран, смотрите на видео.

фланцевый. Арматура также выпускается из различных металлов и их сплавов. Краны оптимально подходят для трубопроводов больших диаметров и преимущественно монтируются на магистральных сетях;

Арматура промышленного назначения

приварной, то есть устанавливаемый при помощи сварки. Преимуществами данного вида являются такие аспекты, как максимальный уровень герметичности соединения и малый вес изделия, но сложность выполнения работы по установке крана значительно снижает область его использования.

Арматура, устанавливаемая методом сварки

Перед покупкой полнопроходного крана рекомендуется учитывать не только технические характеристики, то и такие параметры, как размеры арматуры, дату изготовления и срок полезного использования, так как по истечении срока годности происходит естественный износ уплотнительных колец и теряется герметичность устройства.

Материалы и особенности

Производя краны инженеры, стараются создать максимально качественный материал, пригодный к эксплуатации в неблагоприятных условиях.

Раньше в ходу были краны стальные. Стальные краны легки в обработке, дешевы и практичны. Однако краны из подобных металлов не отличаются стойкостью к наружным воздействиям, и особенно подвержены негативному влиянию влаги.

Стальные краны не разрушатся через год или два, но рано или поздно неотвратимые изменения дадут о себе знать.

Образец латунного муфтового клапана

Вот почему сейчас большинство сантехников закупает краны латунные Bugatti. Латунные изделия имеют несколько преимущество по сравнению со сталью. В первую очередь латунные краны долговечнее. Латунь как металл, способна выполнять свои функции в той же кондиции в течение десятков лет.

Также латунные краны вообще никак не реагируют на воду или влагу. Они не ржавеют, не разрушаются. Еще один момент, менее очевидный но от того не менее полезный – возможность сочетать латунные краны практически с любыми металлическими изделиями. В то время как стальной кран в этом плане сильно ограничен.

Латунь обойдется вам на порядок дороже стали – это надо четко понимать. Однако ее преимущества свою цену покрывают. Во многом благодаря устойчивости к коррозии. С вероятностью в 95% вам придется сменить стальной запорный элемент в течение 20-25 лет, для латуни же этот срок ничего не значит.

Нюансы с диаметрами

Есть еще один момент, который стоит вашего внимания. Он касается пропускной способности и качеств запорных фитингов. С ними не так все просто, как кажется на первый взгляд.

Наверняка вы уже слышали словосочетание «полнопроходной кран», но не знаете что оно значит и чем полнопроходной запорный фитинг отличается от неполнопроходный.

Существует кран:

1. Полнопроходной.
2. Неполнопроходный.

Полнопроходной образец подразумевает возможность пропуска через фитинг потока в полной мере, не ограничивая его движение ни в одном из мест. Второй вариант подразумевает сужение потока в месте установки запорного элемента, что сказывается на его состоянии.

Почему полнопроходной и неполнопроходной варианты вообще существуют? Дело в особенностях производства. Как мы уже знаем, шаровой муфтовый кран Данфосс регулирует подачу воды. В открытом положении вода проходит через отверстие в шарике.

Полнопроходный шуровый кран резьбового типа

Шар находится в муфте, и если муфта имеет стандартный диаметр, то есть полностью соотносится с торцами труб, то его сечение будет меньше муфты, а сечение его пропускного отверстия – еще меньше. В итоге образуется зона смещенного давления, где поток бы ослабляется искусственными ограничениями.

В некоторых трубопроводах (преимущественно промышленных) подобные вещи недопустимы или как минимум, нежелательны. Вот почему был придуман полнопроходной кран.

У него муфта в центре расширена так, чтобы отверстие в запорном механизме имело тот же диаметр сечения, что и диаметр пропускных труб.

Полнопроходной и неполнопроходной краны имеют маркировку, например, ДУ50, ДУ15 и т.д. Она отмечает диаметр условного прохода. Эта величина меняется в зависимости от типа используемого фитинга.

Полнопроходной кран ДУ15 будет иметь диаметр примерно равный 15 мм. В то время как неполпнопроходной образец с маркировкой ДУ15 ориентируется на меньшие значения.

Существует разница и в цене. Полнопроходной механизм ДУ15 стоит почти в два раза дороже его неполнопроходного аналога. Увеличение цены объясняется применением при производстве большего количества дорогостоящих материалов. Как правило, такие краны и весят больше, и выдерживают большее давления и, в общем, намного надежнее.

Стоит отметить, что полнопроходные изделия редко закупаются для гражданского строительства. Как правило, для таких задач они слишком дорогие. А вот в промышленности ситуация иная. Там полнопроходный фитинг – практически стандарт и встречается везде.