Шаровые задвижки сравнительная характеристика

Сравнение дисковых затворов и шаровых кранов

Дисковые затворы и шаровые краны относятся к категории современного высокоэффективного запорно-регулирующего оборудования и широко используются в промышленности, коммунальном хозяйстве и в быту.

Каждый из данных видов трубопроводной арматуры имеет свои преимущества и недостатки, поэтому невозможно однозначно сказать, что дисковые затворы лучше шаровых кранов или наоборот. Все зависит от сферы использования и предъявляемых требований. Рассмотрим несколько ключевых моментов.

Преимущества шаровых кранов

Меньше требований к параметрам рабочей среды.
Шаровые краны, в отличие от дисковых затворов, способны выдерживать очень высокие давления (от 2,5 МПа и выше), а также работать при сверхнизких температурах перекачиваемой среды (от –40°С).
Отсутствие помех в канале.
При открытом положении шарового крана (полнопроходного) его сечение практически идентично диаметру трубопровода. Открытый дисковый затвор всегда подразумевает наличие диска в канале, который уменьшает его пропускную способность и усложняет использование автоматических очистителей.
Герметичность и надежность.
В целом шаровой кран более надежен и износоустойчив. Он способен дольше сопротивляться протечкам. Если нужен именно затвор, то это более эффективное решение в силу конструктивных особенностей запорного элемента.
Возможность перенаправления потоков.
Шаровой кран может использоваться не только для закрытия/открытия канала трубопровода, но и для объединения нескольких потоков в один или их разделения. Такие краны называются многоходовыми.

Преимущества дисковых затворов

Дросселяция.
Шаровые краны не предназначены для частичного перекрытия потока, у них есть только две рабочие позиции – «закрыто» и «открыто». Несоблюдение этого правила влечет за собой ускоренный износ и потерю герметичности. Дисковые затворы, напротив, могут использоваться для регулирования потока (иногда производитель предусматривает несколько фиксируемых положений заслонки). Можно даже установить сервопривод для автоматизации.
Габариты.
Вес шара и диска одинакового диаметра существенно различаются – диск будет в несколько раз легче. Из этого вытекает три следствия. В-первых, установка дисковых затворов, особенно крупных диаметров, менее трудоемка. Во-вторых, они дешевле стоят из-за меньшей материалоемкости. И, в-третьих, для поворота затвора весом в 5 кг нужно приложить намного меньше усилий, чем для аналогичного по диаметру шара весом около 20 кг.
Устойчивость к загрязнениям среды.
Шаровые краны не рекомендуется использовать для работы с агрессивными средами, а также при наличии механических включений. Это приводит к быстрой потере герметичности (грязь попадает между шаром и прокладкой и разрушает систему). Дисковый затвор более устойчив к подобным негативным факторам и не нуждается в установке дополнительных фильтров для очистки рабочей среды.

Особенности эксплуатации.
Шаровые краны не предназначены для высокой цикличности открытия-закрытия. Но при этом слишком длительное их нахождение в одном из крайних положений («закрыто» или «открыт») также противопоказано – происходит «прикипание» и шар потом трудно сдвинуть с места. С дисковыми затворами подобных ограничений нет – их можно поворачивать сколь угодно часто и оставлять надолго в любом положении.
Меньшая опасность гидро- и пневмоударов.
При резком открытии шарового крана возможен сильный гидравлический или пневматический удар, способный разрушить устройство (сорвать резьбу) и даже вызвать травму оператора. Если запорная арматура используется на ответственных магистралях, и нет возможности заранее перекрыть поступление среды, то лучше устанавливать дисковые затворы, которые позволяют снизить вероятность или интенсивность ударов.

Сравнение разборной и цельносварной конструкции шарового крана

И. Семенов, технический специалист портала трубопроводной арматуры ARMTORG.RU

В последнее время все больше ажиотажа на рынке трубопроводной арматуры наблюдается среди двух самых распространенных видов шаровых кранов: разборный (рис. 1) и цельносварной (рис. 2). Давайте вместе разберемся в конструктивных отличиях данных конструкций, и каждый сделает свой выбор в пользу той или иной конструкции.

Первое, что будем рассматривать, — это используемые материалы.

В обеих конструкциях материалы, используемые для изготовления крана, идентичны, а именно: основные элементы (горловина, корпус, патрубки для цельносварной конструкции, фланцы) выполнены из стали 20 или 09Г2С (для климатического исполнения ХЛ), шток и шар в обоих случаях из нержавеющей стали. Уплотнения седел выполнены из фторопласта Ф4 или Ф4К20 в обеих конструкциях, и, в зависимости от производителя крана, седла из данных материалов устанавливаются как на цельносварные краны, так и на разборные. Здесь лишь стоит напомнить о лучших температурных показателях материала Ф4К20 против Ф4 (максимальная температура для Ф4 — 150 О С, для Ф4К20 — 200 О С). Также стоит отметить существующие отличия по конструкции горловины в обоих вариантах кранов. Так, существует конструкция, где основными уплотняющими элементами являются О-кольца из специальной резины, и конструкция, где в качестве уплотнителя выступают кольца из фторопласта, поджатые гайкой. Разница в конструкции уплотнения горловины существенная. Так, уплотнение горловины резиновыми кольцами является более надежным. При уплотнении горловины фторопластом возникает необходимость плановых ревизий данных кранов и подтяжки гайки горловины для обеспечения герметичности в процессе эксплуатации.

Особенно остро вопрос ревизии стоит при наличии температурных колебаний в трубопроводе, т.е. циклов нагрева охлаждения. Так, при высокой температуре фторопласт, прижатый гайкой (т.е. находящийся в напряженном состоянии) становится «текучим» и заполняет все возможные пространства в узле шток — горловина. При последующем же охлаждении фторопласт может дать усадку, и герметичность горловины нарушится. Но ввиду того, что данная конструкция обслуживаемая, герметичность можно восстановить, подтянув гайку.

Подытожив первую часть сравнения, можно сделать следующие выводы:

■ у разборного и цельносварного крана абсолютно идентичные материалы, используемые в производстве;

■ обе конструкции выполняют один и тот же функционал и имеют одинаковые положительные стороны относительно других типов трубопроводной арматуры. А именно, минимальное время открытия-закрытия поворотом ручки на 90 О , возможность монтажа в любом положении, имеют широкий диапазон DN и PN, возможность визуально определить положение запорного органа.

Но все же эти конструкции отличаются друг от друга. Давайте разберемся, чем. У разборного крана в конструкции присутствуют два несварных соединения (корпус-фланцы). Корпус стягивается шпильками к фланцам (через фторопластовую, либо паранитовую прокладку), в которых находятся фторопластовые седла. При этом увеличивается вес конструкции, а, следовательно, и металлоемкость как минимум на один фланец для фланцевого исполнения (рис. 1б), и на два фланца для приварного. Плюс вес и стоимость шпилек и гаек для стягивания корпуса. Собственно говоря, из этого отличия конструкции вытекают следующие: за счет стягивания фланцев, в которых находятся седла, к корпусу для достижения герметичности усилие поворота шара увеличивается. В цельносварной конструкции усилие прижатия седел к шару всегда стабильное. Отсутствие тарельчатой пружины приведет к нестабильной работе крана при отрицательных и высоких температурах. Уплотнение между корпусом и фланцем может выйти из строя при температурных колебаниях, но ввиду особенности конструкции это можно устранить, подтянув гайки на шпильках. Необходимо понимать, что это не восстановит полную работоспособность крана, но даст небольшой запас времени для установки нового, либо ремонта установленного. Понемногу мы подошли еще к одному принципиальному отличию конструкций — ремонтопригодность.

Так, цельносварная конструкция является неремонтопригодной, а разборная — наоборот (здесь мы не будем учитывать продлевание жизни умирающего крана с цельносварной конструкцией, с течью по горловине, которую можно устранить на короткое время за счет смены верхнего О-кольца из резины, ведь остальные два уплотнителя уже неработоспособны).

Что касается ремонта разборного крана, это палка о двух концах. Для ремонта крана необходимы в наличии следующие обязательные четыре вещи:

■ аналогичный кран (либо другой тип запорной трубопроводной арматуры) для установки его на трубопровод вместо вышедшего из строя на время проведения ремонта;

■ ремонтный комплект (в зависимости от сложности ремонта, это могут быть только уплотнения горловины и/или седла, либо с заменой еще и шара (но это очень редкий случай));

■ грамотный персонал, способный не только разобрать конструкцию и поменять изношенные детали, но и собрать кран обратно, да так, чтоб он еще и соответствовал всем заявленным параметрам завода-изготовителя;

■ специфический для эксплуатационников инструмент для сборки крана (динамометрический ключ и приспособление для соосности и параллельности фланцев). Только на первый взгляд кажется, что просто собрать кран. Нужно сохранить не только равномерное усилие затягивания всех шпилек, а их в зависимости от диаметра разное количествово (так, на Ду50 ставится от 4 шпилек, и чем больше диаметр — тем больше шпилек), но и обеспечить параллельность фланцев. Параллельность фланцев и равномерное усилие прижатия — факторы, обеспечивающие герметичность крана.

Следовательно, ремонт крана в полевых условиях, «на коленке», выглядит не совсем реально. К тому же зачастую ремонтники сталкиваются с проблемой наличия запасных частей не только на своих складах, но и на складах поставщиков.

Насколько целесообразно ремонтировать кран — личное дело каждого эксплуатационника. Хотелось бы отметить одно: ремонтировать кран экономически оправданно, если он сделан из нержавеющей стали. Ведь стоимость нового крана очень высока даже в цельносварной конструкции, что не скажешь о кранах из стали 20 и 09Г2С.

Шаровые задвижки сравнительная характеристика

Строительный портал о технологиях строительства, ремонте и эксплуатации

Шаровые задвижки: область применения, отличия от других видов задвижек

Неотъемлемой частью любого трубопровода является запорная арматура, с помощью которой можно регулировать давление транспортируемого потока, вплоть до его полного отключения. Многие производители имеют свои разработки, используемые в изготовлении таких деталей, но все они основаны на общепринятых схемах. В данной статье рассмотрен такой вид запорной арматуры, как шаровая задвижка, ее преимущества, недостатки и материал изготовления, а так же сравнение ее с другими кранами.

Содержание

Виды шаровых задвижек

Шаровые задвижки, в зависимости от назначения и исполняемых функций, подразделяются на несколько видов:

По способу монтажа бывают краны сварные, фланцевые и на резьбовом соединении. Каждый из них предназначен для разных целей, шаровые задвижки со сварным соединением имеют удлиненный с двух сторон корпус, это сделано для того, чтобы при сварке уязвимые элементы не прогорали от высокой температуры. Краны с резьбовой сборкой в отличии от сварных, являются обслуживаемыми и по истечению срока службы могут быть заменены. Наиболее простым в монтаже и обслуживании считается задвижка с фланцем, она имеет соответствующее магистральной трубе соединение, которое стыкуется болтами и герметизируется паронитовой или резиновой прокладкой. Необходимо соблюдать правила монтажа изделия, например при сварке крана нельзя допускать попадания окалин на полированную сферу, иначе поверхость станет неровной и при повороте шар будет оставлять насечки на прокладке, что приведет к потере герметичности.
По виду запорной арматуры доступны шаровые краны, с плавающей или фиксированной поворотной частью. Шар без опоры находится внутри специального полиэлитанового уплотнения, которое надежно фиксирует его и образует герметичный поворотный узел. Фиксированный с двух сторон шаровый элемент более надежен при эксплуатации, так как за счет опорных болтов способен выдерживать нагрузки внутренней среды.
По способу изготовления и ремонта бывают литые не обслуживаемые и разборные изделия, с возможностью замены износившихся деталей. Ремонтируемые краны стоят немного дороже остальных, они имеют верхнюю ревизионную крышку для разборки и диагностики внутренних элементов или полностью разбираются на несколько частей.
Разделяются задвижки, в зависимости от типа управления, на механические, гидравлические и на задвижки с электроприводом. Поворот штурвала или лапки шара осуществляется в ручную, с помощью гидравлического пресса или дистанционно с использованием электрического двигателя, которые чаще всего встречаются на трубопроводах больших диаметров и в труднодоступных местах, где нет возможности выполнить операции по регулировке крана в ручную. Если размер сферы не позволяет выполнить поворот в один прием, на орган управления устанавливается редуктор с червячной передачей, который передает усилие на запорный механизм.
По степени проходимости краны подразделяются на стандартные, полнопроходные и не полнопроходные. Внутренний шар в стандартном варианте имеет сечение несколько меньше чем магистраль, поэтому объем потока среды составляет около 80-90 процентов. В полнопроходном шаровом кране, запорный элемент соответствует диаметру трубы, и транспортируемый поток не встречает никакого сопротивления. Для трубопроводов, в которых требуется заужение потока используются не полнопроходные шаровые заслонки.

Задвижки с шарообразным запорным элементом изготавливаются из различных сплавов металла, в зависимости от назначения. В основном их применяют в системах водоснабжения, газовых магистралях, в трубопроводах для транспортировки химических производных. Шаровые краны устойчивы к воздействию высоких температур, поэтому пригодны для монтажа в системах отопления, на тепломагистралях и узлах снабжения теплом многоквартирных домов. Современные производители изготавливают запорную арматуру такой же длины, как и поджимные фланцевые задвижки с сальниковой набивкой, что делает возможным быструю замену устаревшего оборудования на новое без подгонки и стыковки труб.

Читать еще: Этапы установки деревянных входных дверей

Также, по количеству патрубков задвижки бывают многоходовые, трехходовые, проходные и угловые. Их конструкция не имеет особых различий, отличаются они количеством подключаемых веток трубопровода и способом управления потоком.

Работа задвижки осуществляется в несколько этапов. При повороте рычага управления перпендикулярно магистрали непроходная часть шара перекрывает трубопровод, не давая при этом транспортируемому потоку продвигаться дальше. Герметичность обеспечивается уплотнительным кольцом, в котором находится шар. Если рычаг управления повернут вдоль трубопровода, то заслонка повернута отверстием по направлению движения и внутренняя среда беспрепятственно направляется по телу крана.

Стоит отметить, что для ограничения объема поступающей жидкости внутри трубы и регулировки давления подходит только шаровая задвижка с пробковым принципом работы, так как дисковый кран не сможет регулировать поток, а сферический затвор, открытый на половину, быстро изнашивается. Пробковый ограничитель состоит из двух запорных элементов, с отдельным рычагом управления для каждого из них. Один элемент при повороте обеспечивает заужение диаметра крана и ограничивает поступление жидкости, второй имеет сферическую форму и полностью перекрывает поток транспортируемой среды.

Преимущества и недостатки шаровых задвижек

В сравнении с аналогичными изделиями, шаровые задвижки имеют множество преимуществ:

Небольшие габариты, по сравнению с прижимными или клиновидными заслонками.
Широкий выбор способов монтажа в зависимости от технических условий.
Внутренние элементы кранов изготовлены из нержавеющего металла, что продлевает срок эксплуатации изделия.
После выполнения монтажа дальнейшее обслуживание заслонки не требуется, все прокладки находятся внутри корпуса и менять сальниковые набивки не нужно.
В сравнении с прижимными задвижками, вес шаровых задвижек меньше, что облегчает общую конструкцию.
Простота в управлении. Благодаря особенности шара запирание происходит при вращении рычага на 90 градусов, что гораздо удобнее и быстрее чем при использовании поворотного колеса.
Если задвижка выполнена из сборного корпуса, в случае выхода из строя внутреннего элемента, его можно заменить не снимая крана с магистрали.
Возможность монтажа в вертикальном или горизонтальном положении с размещением органа управления сверху или сбоку.

Но наряду с преимуществами, у шаровых затворов есть и несколько недостатков:

В процессе эксплуатации, частицы песка и грязи попадают на неметаллические детали и уплотнения, подвергая их износу и деформации, что в результате приводит к не плотному перекрытию потока. Заменить такой элемент не возможно, придется менять запорную арматуру полностью.
При редком использовании, когда кран долгое время находится в открытом положении, происходит «залипание» металлического шара и при повороте можно сорвать рычаг управления.
Регулировка объема и давления потока возможно только одним видом шаровых кранов, остальные типы запорной арматуры от не полного открытия быстро выходят из строя.
Шаровые краны без упорных шпилек от частого использования могут отломиться от верхней лапки и прибор придется заменить.
Стоимость сферических изделий немного выше сравниваемых аналогов.

Отличие шаровых задвижек от других видов запорной арматуры

Краны, внутренняя часть которых выполнена в виде сферы, отличаются от шланговых, выдвижных или клиновидных изделий своей конструкцией. В задвижках с шланговым затвором, движение происходит внутри резонового тоннеля, который для закрытия необходимо пережать, что не совсем практично, так как при воздействии излишнего давления шланг может лопнуть. В шаровом кране проходная арматура металлическая, она не боится скачков давления и температуры.

От выдвижного и клиновидного механизма, шаровый отличается положением поворотной части. У первых он расположен выше тела затвора, что увеличивает строительный размер, а у сферического устройства вся замковая часть находится внутри самого крана.

Хотя многие производители стараются изготавливать запорную арматуру того же строительного размера, как и аналоги, высота прижимного крана, в связи с особенностью конструкции немного больше, что сказывается при стесненных условиях монтажа. Также, вес шаровой заслонки намного меньше, а следовательно нагрузка на трубопровод будет невысокой.

В случае, когда требуется экстренное запирание трубопровода, при аварии и проведении ремонтных работ, выполнить указанные действия будет легче и быстрее рычагом шаровой заслонки, так как ход механизма составляет всего 90 градусов. Все уплотнения сферического прибора выполнены из резины или полиэлитана, а в аналогичных изделиях с прижимным механизмом герметичность обеспечивается сальниковой набивкой, которую, для нормального функционирования узла нужно периодически ревизировать и при изнашивании менять на новую.

Таким образом, можно сделать вывод, что шаровая задвижка во многом превосходит по качеству и простоте обслуживания аналогичные детали с иными механизмами запирания. Технологии изготовления и проектирования таких изделий постоянно совершенствуются и улучшаются, меняются используемые материалы и улучшающие функции запорной арматуры.