Содержание
В числе самых распространенных запорных устройств — задвижки и краны. В чем заключается специфика тех и других?
Что представляет собой задвижка?
Под задвижкой принято понимать запорный механизм на трубопроводе, который предполагает перекрытие потока жидкости или газа посредством перегородки. Она может передвигаться поперек трубы вверх-вниз или влево-вправо. Задвижка во многих случаях также позволяет регулировать интенсивность потока жидкости или газа. Например, если перегородка задвижки сдвинута наполовину — интенсивность потока снижается на 50 %. По мере ее передвижения выше или левее (либо ниже или правее — в зависимости от ее изначального положения) интенсивность потока может увеличиваться или уменьшаться.
Перегородка на задвижке чаще всего изготавливается в виде диска, иногда — клина или же листа. Бывают задвижки, в которых перегородка состоит из одного элемента, но в ряде случаев она представлена несколькими деталями. Например, если их две — увеличение интенсивности, или открытие потока, может осуществляться посредством их раздвижения. Уменьшение динамики, или закрытие потока, наоборот, осуществляется посредством смыкания составных частей перегородки задвижки.
Главное преимущество задвижки — в возможности относительно оперативно и при сравнительно малых энергозатратах осуществить открытие или закрытие потока (либо задать нужную его интенсивность).
Задвижки могут ставиться на трубопроводы с высоким давлением — например, отопительные, водопроводные. Они относятся к самым герметичным запорным элементам.
Задвижка при частом использовании может довольно быстро износиться — это обусловлено во многих случаях довольно большой силой трения между краями перегородки и колодкой, в которой она движется вправо-влево или вверх-вниз.
Еще один недостаток задвижки — в необходимости выделения дополнительного пространства за пределами сечения трубопровода в целях временного размещения выезжающей части перегородки. Монтаж, обслуживание и ремонт рассматриваемого запорного элемента также могут потребовать довольно больших трудозатрат.
Таким образом, задвижка с учетом отмеченных достоинств и недостатков чаще всего используется не как регулировочный, а как запорный элемент, который предполагается размещать в положении «открыто», «закрыто» либо в ином статичном в течение довольно длительного времени. В целях, в свою очередь, частой регулировки потока жидкости или газа на трубопроводах может быть успешно применено другое запорное устройство — кран. Рассмотрим его особенности.
Что представляет собой кран?
Кран — это запорный элемент, основной частью которого является затвор, представленный в форме шара, в виде конуса или же цилиндра. В них проделан канал диаметром, который достаточен для обеспечения прохождения потока, если соответствующий канал расположен параллельно потоку или располагается под небольшим углом к нему. В свою очередь, при размещении канала перпендикулярно потоку (посредством вращения шара, конуса или цилиндра, в котором он проделан) либо под большим углом к потоку перемещение жидкости или газа в трубе прекращается или же снижается его интенсивность.
Изменение положения крана осуществляется за счет вращения шарообразного, конусообразного или же цилиндрообразного затвора вокруг своей оси перпендикулярно или параллельно потоку (это не принципиально, главное — достичь необходимой герметичности).
Кран, как и задвижка, характеризуется высокой степенью герметичности. Поэтому его можно устанавливать на трубопроводах с высоким давлением. Вместе с тем для кранов не характерен главный недостаток задвижек — изнашиваемость. При условии, что рассматриваемое запорное устройство будет качественно смазываться и обслуживаться, оно способно прослужить долго.
Кран, таким образом, отлично подходит для регулирования интенсивности перемещения жидкости или газа в трубе с высоким давлением. Этим обусловлено его частое применение в качестве запорного механизма на конечном участке трубопроводов. Например, как основного элемента бытовых смесителей, которые расположены в ванных комнатах, кухнях, душевых.
Кран, как правило, не требует наличия большого пространства за пределами сечения трубопровода, поскольку основной его элемент — затвор — вращается вокруг своей оси в пределах трубы. Правда, может потребоваться дополнительное место для регулировочного вентиля и иных механизмов, которые его дополняют.
Сравнение
Главное отличие задвижки от крана заключается в том, что основным элементом первого запорного устройства является перегородка, которая движется перпендикулярно потоку жидкости или газа в трубопроводе. Основной элемент крана — затвор с проделанным в нем каналом, который при размещении параллельно потоку или под небольшим углом к нему увеличивает интенсивность перемещения жидкости в трубе, а при размещении перпендикулярно потоку или под большим к нему углом — снижает ее интенсивность.
Разницу между рассматриваемыми видами запорных элементов также можно проследить в аспекте:
- изнашиваемости;
- потребности в пространствах за пределами сечения трубопровода;
- сферы применения, распространенности включения в структуру бытовых смесителей.
Определив,в чем разница между задвижкой и краном, зафиксируем выводы в небольшой таблице.
Шаровый кран или задвижка?
Преимущества шаровых кранов перед задвижками достаточно очевидны,но не смотря на это,на некоторых предприятиях продолжают использовать клиновые задвижки, мотивируя это несколькими причинами.
Некоторые инженеры на предприятиях считают что, задвижка, выполненная из стали, будто бы надёжнее шарового крана, и с её помощью можно осуществлять регулирование потока среды. Однако,инженеры ведущих компаний по производству трубопроводной арматуры однозначно заявляют: клиновые задвижки ни в коем случае не предназначены для регулирования потока среды, в отличие от тех же шаровых кранов.
Особенности клиновых задвижек
Практическое применение показывает, что при использовании задвижек в качестве регулирующей арматуры, задвижки довольно быстро выходят из строя, переставая удерживать поток среды в закрытом состоянии, то есть не выполняют даже своей непосредственной функции.
Следует отметить, что речь идёт именно о стальных задвижках, так как чугунные задвижки здесь даже не рассматриваются. Основная проблема в том, что чугунная ТПА чрезвычайно требовательна к условиям эксплуатации.
Так например, нельзя применять чугунные задвижки при температуре выше +350 градусов и ниже -20 градусов (здесь речь идёт о лучших марках чугуна) по шкале Цельсия. Имеются также ограничения по типу перекачиваемой среды (чугунную ТПА практически невозможно безопасно использовать в некоторых типах газопроводов), давлению, диаметру проходного отверстия и т.д. Хотя задвижки до сих пор и являются наиболее распространённым типом ТПА на различных трубопроводах, в последнее время наблюдается тенденция к замене задвижек на шаровые краны во многих системах.
Основные причины замены:
— задвижки требуют постоянного контроля за техническим состоянием (например, чистки сальниковых уплотнений),
— задвижки неважно показывают себя при возникновении внештатных ситуаций, требующих быстрого перекрытия потока рабочей среды.
Кроме того, конструкция задвижки не обеспечивает хорошей герметичности, причём, это касается практически всех элементов: как самого затвора, так и корпуса. Далее заметим, что клиновые задвижки обладают изрядным весом и солидными габаритами, а также часто ломаются, что приводит к регулярному возникновению аварийных ситуаций.
Особенности шаровых кранов
Шаровые краны в сравнении с клиновыми задвижками представляют собой более новый тип запорной ТПА, хотя конструкции шарового крана уже более ста лет. Из названия нетрудно понять, что основной запорный элемент в этих кранах имеет форму шара.Практическое применение такой конструкции показывает себя с гораздо более выгодной стороны, чем задвижка. Также следует отметить, что современные шаровые краны значительно более герметичны, чем клиновые задвижки. Дело в том, что производителям удалось решить проблему всех шаровых кранов прошлого (недостаточную герметичность), при использовании современных материалов. Седло современного шарового крана изготавливается из полимерных композиций, а не из металла, как это было раньше. Кроме того, такое решение позволило попутно и значительно облегчить управление краном, так как теперь не приходится прилагать значительных усилий для изменения положения запорного элемента. Следующей особенностью шаровых кранов является компактная конструкция, что также выгодно отличает шаровой кран от клиновой задвижки. Особенно это касается систем жилищно-коммунального хозяйства, однако и в достаточно крупных трубопроводах шаровые краны по габаритам значительно выигрывают у клиновых задвижек. На данный момент производители предлагают шаровые краны, выполненные из сталей, чугуна, латуни и пр. материалов.
Латунные краны нельзя использовать в системах, где температура среды превышает +100 градусов и они не слишком хорошо себя показывают и при минусовых температурах. Кроме того, латунные шаровые краны выполняются небольшими по диаметру (обычно не более 50 мм).
Стальной шаровой кран справится с температурой +200 градусов и будет работать при -50 градусах Цельсия, что делает его незаменимым в системах перекачивания сред в условиях севера. К преимуществам стальной арматуры отнесём и увеличенный диаметр проходного отверстия. Но есть и один недостаток — это цена шарового крана. В ситуации экономии бюджета, есть большое искушение сделать выбор, основываясь на цене. Но и в этом случае, рациональное сравнение должно быть основано не на цене приобретения, а на «совокупной стоимости владения» оборудованием, в нашем случае шаровым краном или задвижкой. Если стоимость шарового крана в среднем выше стоимости задвижки аналогичного диаметра в 2 раза, то его полный срок службы выше в 4 раза.
Какой шаровый кран выбрать?
Несмотря на все преимущества современной арматуры, очень важен фактор — насколько взаимозаменяемы устаревшие чугунные задвижки и шаровый кран. Чтобы не создавать трудности в дальнейшей эксплуатации трубопровода, насколько быстро и эффективно возможно заменить арматуру? Поэтому важно понимать какие именно шаровые краны лучше задвижек, то есть какие свойства должна иметь арматура, чтобы заменить старые задвижки на действующих трубопроводах? Рассмотрим данные свойства:
1. Строительная длина шарового крана (L=. мм)
При ремонте трубопровода, где установлены стальные или чугунные задвижки, важную роль играет строительная длина шарового крана. Если правильно выбрать шаровой кран, то можно избавиться от дополнительных монтажных работ, которые не всегда удобны или невозможны из-за особенностей технологии и условий безопасности. Применяемые в России стандарты строительных длин для задвижек и шаровых кранов – различаются, также различаются строительные длины шаровых кранов различных отечественных и зарубежных производителей. Но оптимальный выбор все-таки существует – некоторые российские производители учитывают «национальные особенности» коммунальных трубопроводов и производят шаровые краны, руководствуясь стандартами строительных длин для задвижек (например равнопроходные краны LD , разборные краны LD 11с67п или краны TEMPER "под задвижку " ). Такие краны полностью соответствуют заменяемой задвижке. При монтаже нового трубопровода, выбор строительной длины крана более независим. Но не помешает уверенность,что строительная длина используемой арматуры не является эксклюзивной и при необходимости замены через несколько лет не придется искать одного единственного производителя шарового крана с уникальной строительной длиной. При использовании шарового крана, очень часто строительная длина оказывается тесно зависимой от другого важного параметра арматуры – условного прохода.
2. Полный и неполный (стандартный) проход
Выбор полного или неполного (стандартного) прохода шарового крана зависит от условия работы конструкции в трубопроводной системе и ее допустимого гидравлического сопротивления. Можно выделить два наиболее характерных случая: когда конструкция устанавливается на магистральной линии с большим расходом среды, необходимо иметь арматуру с малым гидравлическим сопротивлением во избежание больших энергетических затрат на транспортировку среды, особенно жидкой, но в тупиковых позициях допустимо применять арматуру, имеющую повышенный коэффициент гидравлического сопротивления.
Наибольшие энергетические потери будут создаваться в трубопроводах, в которых жидкости перемещаются с большой скоростью. В этих условиях необходимо использовать краны, имеющие малые значения коэффициента гидравлического сопротивления. Ориентировочные значения коэффициента для различных типов кранов: полнопроходные — 0,1-0,4; неполнопроходные — 0,4-1,6.
Большинство шаровых кранов известных зарубежных брендов производятся по стандартам, отличающимся от арматурных стандартов, применявшихся в России и странах СНГ. Именно строительная длина крана является первым и самым очевидным отличием – шаровые краны зарубежного производства со строительной длиной «под задвижку» могут быть изготовлены производителем только под заказ. Стоимость и срок такого заказа неизбежно увеличивается. Следующее значительно отличающаяся характеристика импортной арматуры – эффективный проход крана. Большинство шаровых кранов зарубежного производства имеют редуцированный (стандартный) по отношению к присоединительному диаметру диаметр эффективного прохода.
Преимущества шаровых кран перед клиновыми задвижками
— шаровые краны могут быть изготовлены практически для любого диаметра;
— шаровые краны способны выдержать существенно больший уровень давления;
— температурный диапазон эксплуатации шаровых существенно больше, чем у клиновых задвижек;
— у шаровых кранов практически нет заклинивания и ими существенно легче управлять, задвижки же заклинивают довольно часто, особенно после того, как длительное время находятся в открытом либо закрытом положении;
— более высокая герметичность шаровых кранов;
— шаровые краны являются универсальными, тогда как клиновые задвижки в большинстве случаев используются только на воду;
— шаровые краны в сравнении с клиновыми задвижками имеют более компактные размеры и меньший вес;
— шаровые краны служат намного дольше, существенно реже выходят из строя и более надежны, чем клиновые задвижки;
— клиновые задвижки нуждаются в регулярном осмотре и обслуживании, шаровые краны не нуждаются в постоянном контроле состояния;
— клиновые задвижки могут применяться только в качестве запорной трубопроводной арматуры, а шаровые краны могут эксплуатироваться как запорная так и запорно-регулирующая ТПА.
Запорные задвижки и шаровые краны – востребованные разновидности трубопроводной арматуры. Их применение оптимизирует устройство трубопроводов, обеспечивая эффективную организацию производственного процесса, безопасность эксплуатации системы и технических устройств. Изделия отвечают за контроль движения рабочей среды, используются для перекрытия/открытия потока, а также регулировки интенсивности подачи вещества. При этом конструкция и эксплуатационные возможности арматуры различного типа имеют определенные особенности и расхождения. Именно поэтому, что лучше задвижки и шаровые краны следует выяснить перед установкой оборудования на подготовительном этапе.
Особенности задвижек
Задвижки отличаются конструктивной простотой, призванной обеспечивать открытие или перекрытие движения вещества. Затвор, который располагается внутри рабочей полости корпуса устройства, перемещается под прямым углом к оси потока. Движение затворного механизма происходит за счет вращения в узле шпиндель-ходовая гайка. Шпиндель (шток), проходящий через сальниковый уплотнитель, служит связующим звеном между затвором и приводом задвижки, в качестве которого может выступать маховик, редуктор, автоматическое устройство.
Фиксация изделия на трубе выполняется несколькими способами: с помощью фланцев, приварным или муфтовым способом. Основными материалами для производства задвижек является сталь, в том числе и нержавеющая, и чугун.
Конструктивная специфика задвижек не позволяет использовать их в качестве регулирующей арматуры. Затвор изделия может находиться в двух рабочих положениях: «открыто» и «закрыто». Его установка в промежуточном положении приводит к поломке запорного механизма, вследствие чего нарушается герметичность прилегания клина даже при переводе в крайнее положение.
Клиновые задвижки (наиболее популярный тип арматуры) отличаются внушительными габаритами и весом. Использование устройств с выдвижным шпинделем требует дополнительного свободного места, наличие которого не всегда предусматривается конструкцией трубопровода.
Шаровые краны
Шаровые краны также относятся к категории запорной трубопроводной арматуры. Главное конструктивное отличие от задвижек состоит в отсутствии движущегося запорного механизма, что помогает исключить износ уплотнительных поверхностей и увеличить срок эксплуатации изделия. В качестве запирающего элемента в них используется сегмент в виде шара. Он выполняет повороты вокруг своей оси, произвольно расположенной в отношении направления потока вещества, а за счет плотного прилегания к уплотнительным кольцам удается исключить контакт сальников штока со средой.
При использовании крана для регулировки, на полированной поверхности шара возникают микротрещины и далее сколы, которые приводят к не герметичному прилеганию уплотнений и потере герметичности.
К отличительным особенностям конструкции кранового механизма можно отнести:
- компактность, позволяющая экономить пространство и устанавливать в системы с параллельным размещением труб;
- низкий показатель крутящего момента, отсутствие рисков застоя и появления завихрений потока;
- герметичность (класс «А» ГОСТ 9544) за счет монолитного корпуса.
Шаровые краны отличает полнопроходность. В положении «открыто» проходное сечение полностью совпадает с диаметром трубы. Именно поэтому перепады давления жидкости в трубопроводной системе не составляют угрозы для работы кранов. Эта особенность позволяет использовать изделия в системах с высокими рисками формирования гидроударов. Кроме того, устройство крана исключает оседание осадка, наличие которого способно провоцировать поломки арматуры.
Такой вариант не является стандартным решением. Более распространенными являются модели устройств неполнопроходного типа, в которых имеется разница диаметров: отверстие в шаре меньше отверстия во фланце. При этом изделия отличает больший коэффициент гидроспоротивления.
.
Потребителям предлагает широкий диапазон размеров изделий, которые могут совмещаться с различными типами рабочей среды (газ, жидкости, в том числе с примесями). Во внимание следует брать рабочую температуру и степень агрессии вещества с материалами арматуры. Краны без проблем встраиваются в технологические линии и системы, для управления ими могут использоваться любые типы приводов.
Основными материалами для производства являются латунь, а также сталь (нержавейка¸СТ. 20 и 09г2с) и бронза. При монтаже используются различные типы соединения, включая фланцевый, резьбовой и под приварку.
Сравнение технических характеристик
