Шаровые краны

В качестве запорной арматуры на газовых сетях используются краны двух конструкций: конусные и шаровые. Они состоят из корпуса и пробки, в которой выполнено отверстие. Вот по форме пробки они и различаются. У конусных кранов они имеет форму усеченного конуса, а у шаровых, как нетрудно догадаться – сферы (рис.1). Ну а если не выпендриваться, то форму шара.

Рис.1 Шаровой кран

Сравнение шаровых и конусных кранов

С начала XXI века при проектировании новых газовых сетей и реконструкции ранее построенных предпочтение отдается шаровым кранам. Они надежнее в эксплуатации. Возможно применение на условных проходах, превышающих 50 мм. Конечно, существуют конусные краны номинальным диаметром 80 или 100 мм. Но чтобы такой кран провернуть, необходим специальный болт, ввернутый в дно корпуса. Он служит для выжимания пробки, если она не поворачивается с помощью ключа при ослабленных болтах сальника.

Чтобы избежать прикипания пробки к корпусу, конусные краны надо регулярно разбирать и смазывать. В большинстве случаев, а на газопроводах высокого и среднего давления обязательно, требуется прекращение газоснабжения. А отключение и, самое главное, последующий пуск газа – это не рубильник на трансформаторной подстанции выключить и потом включить. Трудозатраты на смазку невелики. А вот последующий пуск газа с соблюдением технологической последовательности операций часто (не всегда) может занять не один день.

Рис.2 Разборка конусного крана

Кстати, в старом, отмененном ныне ОСТ 153-39.3-051-2003 «Техническая эксплуатация газораспределительных систем. Основные положения» имелась технология смазки кранов «под газом». Она допускалась в жилых домах на внутренних газопроводах низкого давления диаметром до 50 мм с применением инвентарных пробок. За неимением последних обычно использовалась тряпка, на языке бюрократии именуемая «сухой кляп». То есть разбирается кран, вынимается пробка (рис.2). В этот момент в корпус вставляется тряпка, которая прекращает выход газа. Пробка очищается и смазывается. Тряпкой изнутри очищается корпус. Она вынимается, вставляется пробка, кран собирается. При манипуляциях выходит немного газа. Сухой кляп используется на небольших кранах условным проходом 15 и 20 мм. Все, что больше - 25, 32, 40 мм, требует инвентарной пробки.

Шаровым кранам не нужна смазка. Конечно, на больших диаметрах возможны сложности с поворотом пробки. Чтобы их избежать, изготовители требуют при техническом обслуживании поворачивать пробку на 10 – 15⁰ и возвращать в исходное положение. Периодичность – некоторые раз в полгода, некоторые раз в год.

Латунные шаровые краны

На сегодняшний день на внутридомовых сетях водо- и газоснабжения шаровые краны вытесняют конусные. Старые конусные краны еще работают, а вот новые – только шаровые. Для изготовления кранов для внутренних инженерных коммуникаций используют латунь марки CW617N по EN 12165, которая примерно соответствует российской марке ЛС59-2 по ГОСТ 15527. Меди в ней – 57-59%, олова, железа, алюминия, свинца и никеля – чуть меньше 4%, остальное – цинк. Нельзя применять краны из цинково-алюминиевого сплава (ЦАМ). В нем 96–98 % цинка, 2–3 % алюминия и до 1 % меди. Такие сплавы применяют в автомобильной промышленности (корпуса карбюраторов), но использование их для изготовления трубопроводной арматуры ограничивается дачными кранами. Через непродолжительное время такой кран может просто рассыпаться.

Рис.3 Конструкция шарового крана

Шаровые краны устанавливают при давлении природного газа до 1,2 МПа. Муфтовый кран для надземной установки (рис.3) имеет пробку в форме шара, герметичность которой обеспечивается двумя уплотнительными фторопластовыми кольцами со сферической поверхностью. В корпус на резьбе вкручивается гайка, которая обеспечивает сжатие уплотнительных колец и шаровой пробки. Шток входит в паз на пробке, при его вращении кран открывается или закрывается. Уплотнение штока осуществляется кольцами из фторопласта. Для вращения штока служит ручка, которая крепится на нем гайкой. Она фиксируется в двух положениях - открытом и закрытом. Диаметр отверстия в пробке равен внутреннему диаметру газопровода, поэтому шаровой кран создает наименьшее сопротивление потоку.

Фторопластовые кольца обеспечивают высокую герметичность всего крана. Фторопласт обладает уникальными свойствами: химически инертен и очень скользок. Он имеет коэффициент трения скольжения наименьший из доступных конструкционных материалов. Даже меньше, чем у тающего льда. Коммерческое название – тефлон. Алюминиевую посуду с таким покрытием французский инженер Грегуар запатентовал в 1954 году. Он назвал ее Tefal, из первых слогов слов Teflon и aluminium. Тот самый Tefal,, что всегда думает о нас. В Северной Америке, Бразилии, Японии продукты компании продаются под названием T-Fal.

Интересный факт: в Советском Союзе шаровые краны тоже производились, но из чугуна. Для уплотнения использовались резиновые кольца.

Стальные шаровые краны

Шаровые краны производятся не только из латуни. Другой материал – сталь. Обычно стальные краны применяют на газопроводах условным проходом 50 мм и выше, максимально – 1400 мм. Медные сплавы на такие диаметры не используют. Надо много металла, а латунь стоит дорого.

Стальные краны монтируют на наружных и внутренних газопроводах. В последние два десятилетия на наружных подземных газопроводах проектируются шаровые краны. Они же устанавливаются при реконструкции существующих сетей. Основное преимущество – им не нужен колодец для размещения в грунте.

Рис.4 Стальной кран для бесколодезной установки

Стальной шаровой кран (рис.4) для установки в грунте имеет приварные патрубки. Он состоит из сварного корпуса, в патрубки которого установлены седла с уплотнительными кольцами. Тарельчатые пружины поджимают седла к шаровой пробке. Шпиндель с уплотнительными кольцами установлен в горловине, соединен с пробкой по типу «шип-паз» и поджат для обеспечения герметичности гайкой. К горловине приварена колонна, состоящая из трубы и фланца. Муфта передает крутящий момент со штока на шпиндель через шпонку. Для защиты штока от загрязнений на фланец колонны установлен кожух, который крепится к фланцу болтами с уплотнительными кольцами.

Герметичность крана обеспечивается входным и выходным седлами, а также поджатием входного седла к пробке пружинами и перепадом давления газа на седле. Герметичность выходного седла обеспечивается прижатием пробки перепадом давления газа к выходному седлу. Корпус крана и труба, а также приварные патрубки покрываются изоляцией для защиты от коррозии.

Управление краном осуществляется входящим в комплект поставки торцевым Т – образным ключом через шестигранник штока. При закрытии крана пробку поворачивают на 90⁰ по часовой стрелке, устанавливая проход пробки перпендикулярно к оси трубопровода, тем самым перекрывая поток газа. Открытие производят поворотом пробки против часовой стрелки.

Рис.5 Шаровой кран со стационарным редуктором

Стальные шаровые краны применяются не только на подземных газопроводах. Надземные трубопроводы ими тоже оснащают. Для условных проходов свыше 150 мм рекомендуется применение переносных или стационарных редукторов (рис.5).

Полиэтиленовые краны

Рис.6 Монтаж полиэтиленового крана

1 — полиэтиленовый кран; 2 — полиэтиленовый газопровод; 3 — муфта с закладными нагревателями;4 — опорная подушка; 5 — удлинитель; 6 — фторопластовый диск; 7 — ковер; 8 — сигнальная лента

На полиэтиленовых газопроводах применяют полиэтиленовые же краны подземной установки, изготовленные из полиэтилена марки ПЭ100. Такие краны можно устанавливать в колодце или непосредственно в грунт (рис.6). В этом случае кран оснащается удлинителем, который выводится под ковер. Сам кран приваривается к трубе сваркой встык или муфтами с закладными нагревателями. Над трубой прокладывается сигнальная лента.

Рис.7 Полиэтиленовый кран

Шаровой кран (рис.7) имеет корпус 1 из полиэтилена с патрубками 2. Внутри расположен полипропиленовый шар 3, уплотняемый кольцами 4 из NBR резины. В свою очередь они прижимаются полипропиленовыми фиксирующими кольцами 5. Шток 6 служит для вращения шара. Соединитель 7 необходим для монтажа удлиненного штока, который выводится под ковер. Кольцо подшипника 8 и кольцо адаптера 9 выполнены из NBR резины. Шаровой кран имеет опорные подшипники (цапфы), благодаря которым значительно уменьшаются крутящие моменты для управления. Для кранов условным проходом 200 мм имеется ручной редуктор, что значительно снижает момент вращения и обеспечивает плавный ход запорного органа.

Краны являются самым массовым типом запорной арматуры, устанавливаемой на газопроводах природного газа. Но на больших диаметрах на распределительных сетях ранее монтировали только задвижки. Да и сейчас от них окончательно не отказались. Конструкцию задвижек, достоинства и недостатки обсудим в следующей статье.

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь