Краны шаровые КШ.Ц.С
Краны шаровые КШ.Ц.С: конструкция, применение и технические характеристики
Кран шаровой КШ.Ц.С представляет собой трубопроводную арматуру полнопроходной или стандартнопроходной конструкции, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: КШ – кран шаровой, Ц – с цилиндрическим присоединением (цапковое/ниппельное), С – стальной. Данный тип арматуры является ключевым элементом для монтажа на трубопроводах, кабельных линиях в траншеях, каналах и тоннелях, а также в составе электротехнической продукции, такой как кабельные муфты и разделки, где требуется надежное отсечение или перенаправление потоков технологических сред, включая осушенный воздух или инертные газы.
Конструктивные особенности кранов КШ.Ц.С
Конструкция крана шарового КШ.Ц.С отличается от стандартных фланцевых или муфтовых моделей, что обусловлено спецификой его применения в кабельной инфраструктуре.
- Корпус и присоединительные концы: Корпус изготавливается из углеродистой или нержавеющей стали методом поковки или литья с последующей механической обработкой. Присоединительные патрубки имеют цилиндрическую наружную резьбу (цапку) для ввинчивания в ответную внутреннюю резьбу муфты, кабельного ввода или трубопроводного элемента. Часто для уплотнения резьбового соединения используется торцевое уплотнение по конической поверхности (конус-конус) или применение фторопластовых уплотнительных колец.
- Затвор: Затвор выполнен в виде сферического шара со сквозным отверстием, диаметр которого соответствует условному проходу (Dy). В полнопроходных исполнениях (например, КШ.Ц.С.ПП) диаметр отверстия равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, что минимизирует гидравлические потери.
- Уплотнение: Система уплотнений включает плавающие седловые уплотнительные кольца из фторопласта (PTFE), армированного графитом, или других термостойких полимеров. Это обеспечивает герметичность в закрытом положении как со стороны затвора, так и по штоку (шпинделю).
- Управление: Управление краном осуществляется вручную посредством рукоятки (рычага) или маховика. Для фиксации положения предусмотрены стопорные элементы. В энергетике часто используются краны с возможностью установки редуктора или электропривода для дистанционного управления.
- Защитное покрытие: Для работы в агрессивных средах или условиях повышенной влажности (кабельные коллекторы, тоннели) корпус крана может иметь антикоррозионное покрытие – гальваническое цинкование, никелирование или полимерное напыление.
- Системы осушения воздуха в кабельных муфтах: В высоковольтных кабельных линиях с изоляцией, чувствительной к влаге (например, с бумажно-масляной изоляцией), применяются кабельные муфты с системой осушения. КШ.Ц.С устанавливается на подводящих трубках для подачи и отсечения осушенного воздуха или азота, поддерживающего избыточное давление внутри муфты и предотвращающего проникновение влаги.
- Кабельные вводы в силовые трансформаторы, распределительные устройства (РУ): В качестве запорной арматуры на линиях подвода инертного газа или воздуха для контроля давления в кабельных уплотнениях.
- Системы газового пожаротушения: В составе модулей газового пожаротушения в закрытых электротехнических помещениях (серверные, ЦОДы, КРУ) краны могут использоваться на трубопроводах подвода огнетушащего вещества (хладона, аргона, азота) к распылителям.
- Контрольно-измерительные системы: Для подключения и отключения манометров, датчиков давления, отборных устройств на различных технологических линиях в котельных, на ТЭЦ.
- Монтаж: Монтаж производится путем ввинчивания крана в ответный фитинг с использованием динамометрического ключа для соблюдения момента затяжки, указанного в паспорте изделия. Во избежание повреждения уплотнительных колец запрещается прикладывать усилие к рукоятке для затяжки резьбы. Кран должен быть установлен в доступном для обслуживания месте, с учетом направления потока среды (обычно указывается стрелкой на корпусе).
- Эксплуатация: Эксплуатация допускается только в полностью открытом или полностью закрытом положении. Использование крана в качестве регулирующей арматуры (для дросселирования потока) недопустимо, так как приводит к кавитационному износу поверхности шара и седла, потере герметичности. Перед вводом в систему необходимо провести опрессовку давлением, не превышающим 1.25 от рабочего.
- Техническое обслуживание (ТО): ТО включает периодический внешний осмотр на предмет механических повреждений и коррозии, проверку легкости хода и герметичности затвора в закрытом положении. При обнаружении подтеканий по штоку в некоторых конструкциях возможна подтяжка сальникового узла. Ремонт в условиях эксплуатации, как правило, не предусмотрен – кран подлежит замене.
- Высокая герметичность (класс А по ГОСТ 9544).
- Малая строительная длина и масса.
- Простота конструкции и управления, быстрое перекрытие потока (поворот рукоятки на 90°).
- Малые гидравлические потери в открытом положении, особенно у полнопроходных моделей.
- Долгий срок службы при правильной эксплуатации.
- Ограниченная применимость для сред с высокой температурой (по сравнению с задвижками).
- Чувствительность к чистоте рабочей среды – наличие твердых частиц может привести к повреждению уплотнительных поверхностей шара и седла.
- Сложность ремонта в полевых условиях – большинство моделей неразборные.
- Гидравлический удар при слишком быстром открытии/закрытии на трубопроводах с жидкостью.
Сфера применения в энергетике и кабельном хозяйстве
Краны КШ.Ц.С не используются для транспортировки жидких или газовых энергоносителей в классическом понимании. Их основное применение связано с системами контроля и управления технологическими процессами в кабельной инфраструктуре:
Основные технические параметры и выбор
Выбор крана КШ.Ц.С осуществляется на основе технических условий проекта и параметров рабочей среды.
Таблица 1. Основные технические характеристики кранов шаровых КШ.Ц.С
| Параметр | Типовые значения и исполнения | Примечание |
|---|---|---|
| Условный диаметр (Dy) | 6, 8, 10, 15, 20, 25, 32 мм | Наиболее распространены в кабельной технике Dy 10, 15, 20 мм. |
| Условное давление (Py) | 1.6 МПа (16 кгс/см²), 4.0 МПа (40 кгс/см²), 6.3 МПа (63 кгс/см²) | Давление указано при температуре среды от -20°C до +100°C. |
| Тип резьбы присоединения | Наружная цилиндрическая резьба (G, Rp по ГОСТ, BSPP) | Размер резьбы соответствует Dy (например, Dy15 – резьба G½»). |
| Материал корпуса | Сталь 20, сталь 20Г, сталь 12Х18Н9Т (нерж.), сталь 09Г2С | Сталь 12Х18Н9Т применяется для агрессивных сред. |
| Материал шара | Сталь с хромированием или нержавеющая сталь | Хромирование повышает коррозионную стойкость и снижает трение. |
| Материал уплотнений | PTFE (фторопласт), PTFE армированный, терморасширенный графит | Определяет температурный диапазон работы. |
| Рабочая температура | Стандартно: от -20°C до +100°C Расширенный диапазон: от -60°C до +150°C | Зависит от материала уплотнений. |
| Рабочая среда | Осушенный воздух, азот, инертные газы, масло, вода (неагрессивные жидкости и газы) | Не предназначены для абразивных, вязких или кристаллизующихся сред. |
| Климатическое исполнение | У, УХЛ, Т по ГОСТ 15150 | Для умеренного, холодного и тропического климата. |
Таблица 2. Соответствие условного прохода (Dy) и присоединительной резьбы
| Условный проход, Dy, мм | Присоединительная резьба (наружная) | Пример обозначения в спецификации |
|---|---|---|
| 10 | G 3/8″ | КШ.Ц.С.10.16 |
| 15 | G 1/2″ | КШ.Ц.С.15.40 |
| 20 | G 3/4″ | КШ.Ц.С.20.63 |
| 25 | G 1″ | КШ.Ц.С.25.16 |
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и эксплуатация определяют срок службы крана, который может достигать 10 000 циклов и более.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие КШ.Ц.С от крана КШ.М.С (муфтового)?
Основное отличие – тип присоединительной резьбы. У КШ.М.С оба конца имеют внутреннюю цилиндрическую резьбу, в которую вкручивается наружная резьба трубопровода. У КШ.Ц.С – наружная резьба (цапка), которая вкручивается в ответный фитинг с внутренней резьбой. Выбор определяется конструкцией узла подключения в кабельной муфте или другом оборудовании.
Можно ли использовать кран КШ.Ц.С для перекрытия потока масла в трансформаторе?
Да, при условии, что материал корпуса, уплотнений и параметры давления/температуры соответствуют условиям эксплуатации. Для трансформаторного масла необходимо убедиться в химической совместимости с материалами уплотнений (обычно PTFE совместим).
Как правильно выбрать класс давления (Py) для системы осушения кабельной муфты?
Класс давления должен выбираться с запасом не менее 25% от максимального рабочего давления в системе. Типовое давление в системах осушения кабельных муфт обычно не превышает 0.4-0.6 МПа, поэтому краны с Py 1.6 МПа являются стандартным и достаточным выбором.
Что означает маркировка «КШ.Ц.С.15.40»?
Данная маркировка расшифровывается как: Кран Шаровой, Цапковый (цилиндрическая наружная резьба), Стальной, с условным проходом 15 мм, на условное давление 4.0 МПа (40 кгс/см²).
Почему кран начал подтекать в закрытом положении после нескольких лет эксплуатации?
Наиболее вероятные причины: износ или механическое повреждение седловых уплотнительных колец из-за наличия примесей в рабочей среде; попадание твердой частицы на поверхность шара, препятствующее плотному прилеганию; деградация материала уплотнений под воздействием температуры или химически агрессивной среды. Кран подлежит замене.
Допустимо ли хромирование шара в кранах для систем с осушенным воздухом?
Да, хромирование не только допустимо, но и предпочтительно. Оно повышает коррозионную стойкость, снижает коэффициент трения между шаром и седлом, что увеличивает ресурс и облегчает управление краном.
Заключение
Краны шаровые типа КШ.Ц.С являются специализированным, надежным и эффективным решением для организации запорных узлов в вспомогательных системах энергетики и кабельного хозяйства. Их правильный выбор, основанный на анализе рабочих параметров среды, материала исполнения и типа присоединения, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации, гарантируют длительную и безотказную работу критически важных систем контроля давления, осушения и пожаротушения. Применение данной арматуры должно строго регламентироваться проектными решениями и соответствовать действующим нормативным документам, таким как ГОСТ 9702-87, ГОСТ 21345-2005 и отраслевым СТО.