Краны шаровые фланцевые КШТ: конструкция, применение и технические характеристики
Кран шаровой фланцевый КШТ (Кран Шаровой Трехсоставной) представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в системах магистральных и промышленных трубопроводов. Основное конструктивное отличие – разборный корпус, состоящий из трех частей: двух корпусных деталей и средней части, в которой расположен шаровой затвор. Соединение частей осуществляется с помощью стяжных шпилек, что обеспечивает возможность относительно простого монтажа, демонтажа и обслуживания арматуры без необходимости ее полного удаления из трубопровода.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция крана КШТ является классической для трехсоставных шаровых кранов. Основными элементами являются:
- Корпус: Изготавливается из углеродистых (ст.20, 25Л) и нержавеющих (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т) сталей, а также из легированных сталей для работы в специфических условиях. Трехсоставная сборка на фланцевых соединениях с уплотнительными прокладками.
- Шаровой затвор (пробка): Сфера с сквозным цилиндрическим или реже коническим отверстием. Материал – чаще всего нержавеющая сталь с последующим хромированием, никелированием или нанесением других износостойких покрытий для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
- Уплотнения: Критически важный элемент. Применяются уплотнения штока и седла из различных полимерных материалов: PTFE (фторопласт), RPTFE, нейлон, делон, PTFE с графитовым наполнением. Выбор материала зависит от температуры и химической агрессивности среды.
- Привод: Стандартно – ручной (рычажный или редукторный). Возможна установка пневматических, гидравлических или электрических приводов для дистанционного и автоматического управления в составе АСУ ТП.
- Фланцы: Выполнены как единое целое с корпусными деталями. Стандартизированы под распространенные ряды присоединительных размеров: ГОСТ 33259-2015 (российский), DIN EN 1092-1 (европейский), ASME B16.5 (американский). Давление условное (Ру) определяет толщину фланца и диаметр отверстий под шпильки.
- Природный и сжиженный газ, нефть и нефтепродукты.
- Пар, горячая и холодная вода, теплоносители (гликолевые смеси).
- Агрессивные химические среды (кислоты, щелочи, растворы) – в исполнении из нержавеющих сталей с химически стойкими уплотнениями.
- Сжатый воздух и другие неагрессивные газы.
- PN16 (1,6 МПа) – для систем низкого давления.
- PN25 (2,5 МПа) – распространенный класс для инженерных сетей.
- PN40 (4,0 МПа), PN63 (6,3 МПа), PN100 (10,0 МПа) – для магистральных трубопроводов и технологических установок высокого давления.
- Полнопроходные (Full Bore, FB): Диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Минимальные гидравлические потери, используются на критичных участках, где недопустимо падение давления.
- Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше диаметра присоединения крана. Более компактная и экономичная конструкция, применяется там, где потери не критичны.
- Ручное (рычаг, редуктор с червячной или конической передачей).
- Приводное (электропривод, пневмопривод, гидропривод).
- Высокая герметичность: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 – «А» (нулевая утечка), что соответствует стандартам ISO 17292 и API 607.
- Малая строительная длина: По сравнению с задвижками, краны КШТ имеют меньшую длину, что экономит пространство.
- Простота управления и быстрота срабатывания: Для перекрытия потока необходим поворот ручки на 90°.
- Удобство обслуживания: Трехсоставная конструкция позволяет производить ревизию и замену уплотнений, шара в условиях эксплуатации.
- Низкое гидравлическое сопротивление: Особенно в полнопроходном исполнении.
- Ограничение по регулированию: Не являются регулирующей арматурой. Работа в частично открытом положении ведет к эрозионному износу.
- Чувствительность рабочей среды: Примеси, абразивные частицы могут повредить уплотнительные поверхности шара и седла.
- Сложность конструкции больших диаметров: Для DN свыше 300 мм требуются массивные приводы, возрастает стоимость.
- Требовательность к монтажу: Необходима точная соосность фланцев трубопровода во избежание возникновения изгибающих моментов на корпус крана.
Область применения и рабочие среды
Краны КШТ находят применение в энергетике, нефтегазовой, химической, целлюлозно-бумажной промышленности, в системах водоснабжения и теплоэнергетики. Они предназначены для работы со следующими средами:
Важное ограничение: шаровые краны, включая КШТ, являются преимущественно запорной арматурой и не рекомендуются для точного регулирования расхода, особенно в условиях высоких перепадов давления, что может привести к кавитационному износу седла и шара.
Классификация и основные технические параметры
Краны КШТ классифицируются по нескольким ключевым параметрам.
По номинальному давлению (PN):
По типу прохода:
По типу управления:
Таблица 1. Основные технические характеристики кранов КШТ (типовой ряд)
| Условный диаметр (DN), мм | Давление условное (PN), МПа | Диапазон рабочих температур, °C | Тип присоединения (стандарт фланца) | Материал корпуса (типовой) | Материал уплотнений (типовой) |
|---|---|---|---|---|---|
| 15 — 50 | 16 — 40 | -40 … +200 | ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1 | ст.20, ст.25Л | PTFE, RPTFE |
| 65 — 200 | 16 — 100 | -60 … +300 | ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1, ASME B16.5 | ст.20, 12Х18Н10Т, 09Г2С | PTFE, Графоил, Делон |
| 250 — 500 | 16 — 40 | -40 … +200 | ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1 | ст.25Л, 09Г2С, 12Х18Н10Т | PTFE, металл-сальниковое (высокотемп.) |
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами арматуры
Преимущества кранов КШТ:
Недостатки и ограничения:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж фланцевого крана КШТ должен осуществляться на прямолинейном участке трубопровода с обеспечением свободного доступа для управления. Запрещается использовать кран для компенсации несоосности труб. При затяжке фланцевых соединений необходимо использовать динамометрический ключ, соблюдая схему крест-накрест и момент затяжки, указанный в паспорте изделия, чтобы не деформировать корпус и не повредить уплотнения.
Эксплуатация допускается только в пределах паспортных параметров (давление, температура, среда). Перед вводом в систему трубопровод должен быть очищен от окалины и мусора. Рекомендуется периодическое (1-2 раза в год) техническое обслуживание, включающее проверку легкости хода, визуальный осмотр на предмет внешних повреждений и тестовые перекрытия для проверки герметичности. Для кранов с приводом – проверка настроек концевых выключателей и момента срабатывания.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кран КШТ от КШФ?
Аббревиатура КШФ традиционно обозначает «Кран Шаровой Фланцевый» с цельносварным неразборным корпусом. КШТ – это конкретный тип фланцевого крана с разборным трехсоставным корпусом. В современной технической документации и каталогах производителей аббревиатура КШТ используется реже, обычно указывается «кран шаровой фланцевый трехсоставной» с перечислением технических характеристик.
Какие уплотнения выбрать для температуры среды выше 200°C?
Для высокотемпературных сред (пар, перегретая вода) стандартные фторопластовые (PTFE) уплотнения непригодны. В этом случае следует выбирать краны с уплотнениями на основе графита (графоила) или с металл-сальниковым уплотнением. Материал корпуса также должен соответствовать температуре (например, легированная сталь).
Можно ли устанавливать кран КШТ в любом пространственном положении?
Да, монтаж возможен в любом положении. Однако необходимо учитывать ориентацию шпинделя (вертикально или горизонтально) для обеспечения удобства обслуживания и подключения привода. Положение рукояти или привода должно позволять свободный поворот на 90°.
Что означает антистатическая конструкция крана?
В шаровых кранах при трении шара о полимерные седла возможно накопление статического электричества, что опасно при работе с горючими средами. Антистатическая конструкция предусматривает установку специальной пружины, обеспечивающей электрический контакт между шаром, штоком и корпусом, что позволяет отводить статический заряд.
Какой класс герметичности у кранов КШТ?
Современные краны КШТ, как правило, соответствуют высшему классу герметичности «А» по ГОСТ 9544 (утечка нулевая) для затвора и классу «В» для уплотнения штока. Это подтверждается испытаниями на заводе-изготовителе.
Заключение
Краны шаровые фланцевые трехсоставные КШТ представляют собой надежную, герметичную и удобную в обслуживании запорную арматуру для широкого спектра применений в энергетике и промышленности. Их выбор должен основываться на тщательном анализе рабочих параметров: давления (PN), температуры, химического состава среды и требуемого диаметра (DN). Ключевыми факторами долговечной работы являются правильный подбор материалов пары «седло-шар», корректный монтаж без напряжений и соблюдение эксплуатационных требований. При соблюдении этих условий кран КШТ обеспечивает длительный и безотказный срок службы на критически важных участках трубопроводных систем.