Краны шаровые Ду 150
Краны шаровые Ду 150: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Кран шаровой Ду 150 – это трубопроводная арматура полнопроходного или стандартнопроходного типа с условным диаметром 150 мм, в которой запорный или регулирующий элемент выполнен в форме сферы (шара) с цилиндрическим отверстием. Основная функция – отключение потока рабочей среды, а в случае исполнения с возможностью регулирования – также дросселирование. Узел управления – рукоятка (рычаг), редуктор или электропривод. Данный типоразмер широко востребован в магистральных трубопроводах, системах теплоснабжения, водоподготовки, промышленных технологических линиях и объектах энергетики, где требуется надежное отсечение участков сети для ремонта, переключения или аварийной остановки.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция шарового крана Ду 150 базируется на нескольких ключевых элементах, определяющих его надежность и функциональность.
- Корпус. Выполняется литым, сварным или штампованным. Основные материалы: углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25), легированная сталь (09Г2С, 12Х18Н10Т, AISI 304/316), чугун ВЧШГ (высокопрочный чугун с шаровидным графитом). Для агрессивных сред применяются сплавы на основе никеля (хастеллой, монель). Фланцевое соединение по ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12815-80) является преобладающим для данного диаметра, так как обеспечивает простоту монтажа/демонтажа и высокую герметичность стыка.
- Шар (сферическая пробка). Изготавливается из высокопрочной стали с последующим хромированием, никелированием или покрытием износостойкими материалами (например, карбидом хрома) для снижения трения и повышения коррозионной стойкости. В кранах низкого давления может использоваться шар из латуни или нержавеющей стали.
- Седельные уплотнения (кольца). Располагаются между шаром и корпусом, обеспечивая герметичность в закрытом положении. Материалы: фторопласт (PTFE, RPTFE), усиленный углеродом PTFE, нейлон, делон, полиэтилен PEEK. Выбор зависит от температуры и химической агрессивности среды.
- Шпиндель (шток). Передает усилие от привода к шару. Выполняется из нержавеющей стали. Система «антивырывного» штока предотвращает его выпадение под давлением при открытом положении крана.
- Уплотнение штока. Обеспечивает герметичность по месту выхода штока из корпуса. Обычно используется набор сальниковых колец из графита или PTFE, что позволяет производить подтяжку в процессе эксплуатации.
- Полнопроходные (Full Bore, FB). Диаметр отверстия в шаре равен или практически равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода (проходное сечение ~90-100% от Ду). Характеризуются минимальными гидравлическими потерями.
- Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB). Диаметр отверстия в шаре на один-два типоразмера меньше условного диаметра крана (проходное сечение ~70-80% от Ду). Создают повышенное гидравлическое сопротивление, но дешевле и компактнее полнопроходных.
- Цельносварные (сварные). Неразборные, максимально надежные, для скрытой прокладки или систем с высокими требованиями к герметичности.
- Разборные (фланцевые, с разъемным корпусом). Позволяют проводить обслуживание и ремонт. Наиболее распространенный вариант для Ду 150.
- Ручное (рычаг или маховик-редуктор для снижения усилия).
- С электроприводом (многооборотным или поворотным).
- С пневмоприводом.
- С гидроприводом.
- Рабочая среда и давление. Определяет материал корпуса и класс давления. Для пара высоких параметров применяются стальные краны PN40 и выше. Для химических сред – нержавеющие стали или сплавы с соответствующими уплотнениями.
- Температурный режим. При температурах ниже -30°C необходимы краны в исполнении «ХЛ» с соответствующими материалами, исключающими хладноломкость. Для высоких температур (>150°C) применяются уплотнения из графита или PEEK.
- Требования к герметичности. Класс герметичности затвора по ГОСТ 9544-2016: «А» (высший, нулевая утечка), «В», «С». Для опасных сред (газ, токсичные жидкости) обязателен класс «А».
- Условия управления и автоматизации. При интеграции в АСУ ТП требуется кран с электроприводом, оснащенный концевыми выключателями и позиционером. Для ручного управления на крупных диаметрах обязателен редуктор.
- Особые условия. Пожаробезопасное исполнение (с антистатическим устройством, из огнестойких материалов), коррозионная стойкость к внешней среде (усиленное покрытие), стойкость к гидроударам.
Классификация и технические характеристики
Краны шаровые Ду 150 классифицируются по ряду ключевых параметров, которые необходимо учитывать при подборе.
По типу прохода:
По типу корпуса:
По способу управления:
Таблица 1. Основные технические параметры кранов шаровых Ду 150
| Параметр | Типичные значения / Варианты исполнения | Примечания |
|---|---|---|
| Условное давление (Ру), PN | PN16, PN25, PN40, Class 150, Class 300 | Определяет максимальное рабочее давление при температуре 20°C. |
| Рабочая температура | От -60°C до +200°C (зависит от материалов уплотнений) | Для криогенных сред или высоких температур (>200°C) требуются специальные исполнения. |
| Рабочая среда | Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, агрессивные химические жидкости и газы | Материалы корпуса, шара и уплотнений должны быть коррозионно-стойкими к конкретной среде. |
| Материал корпуса | Сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, AISI 304/316, ВЧШГ | Сталь – универсальна, ВЧШГ – для неагрессивных сред (вода, газ) при положительных температурах. |
| Присоединение | Фланцевое (ГОСТ, DIN, ANSI), под приварку (стыковую) | Фланцевое – для частого обслуживания, под приварку – для постоянных систем. |
| Стандарт прохода | Полнопроходный (DN150), Стандартнопроходный (DN125, DN100) | Выбор зависит от допустимых потерь давления в системе. |
| Время срабатывания (с приводом) | От 15 до 60 секунд для электропривода | Зависит от мощности привода и требуемого крутящего момента. |
| Крутящий момент | 300 – 800 Нм (для ручного управления) | Определяет необходимость использования редуктора или типа привода. |
Критерии выбора для объектов энергетики и промышленности
Выбор шарового крана Ду 150 требует комплексного анализа условий эксплуатации.
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечности арматуры. Кран должен устанавливаться в доступном для обслуживания месте. Запрещается использование рычага управления в качестве точки опоры или для перемещения крана. Фланцевые соединения должны быть соосными, перекосы недопустимы. Затяжка болтов на фланцах производится крест-накрест с моментом, указанным в паспорте изделия.
В процессе эксплуатации необходимо периодически (в соответствии с регламентом) проверять отсутствие внешних повреждений, течей по штоку и фланцам, легкость хода управления. Техническое обслуживание включает в себя подтяжку сальникового уплотнения (при наличии такой возможности), смазку шарнирных соединений привода, проверку работы электропривода. Капитальный ремонт с заменой уплотнительных колец и шара, как правило, требует демонтажа крана и проводится на специализированных предприятиях.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кран шаровой Ду 150 PN16 от PN25?
Основное отличие – в номинальном (условном) давлении, на которое рассчитан корпус и вся конструкция крана. Кран PN25 имеет более массивные стенки корпуса, усиленные фланцы и рассчитан на работу при более высоком давлении среды (2.5 МПа против 1.6 МПа у PN16 при температуре 20°C). Выбор зависит от параметров системы.
Можно ли использовать шаровой кран Ду 150 для регулирования расхода?
Стандартные шаровые краны, особенно полнопроходные, не предназначены для точного регулирования расхода. В частично открытом положении высокоскоростной поток вызывает кавитацию, эрозию поверхности шара и седел, что приводит к быстрому износу и потере герметичности. Для регулирования следует применять специальные шаровые краны с V-образным отверстием или классические регулирующие клапаны.
Какой привод выбрать для крана Ду 150?
Выбор привода зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источника энергии и необходимости дистанционного управления. Электропривод наиболее распространен. Пневмопривод быстрее и взрывобезопасен, но требует источника сжатого воздуха. Гидропривод развивает большое усилие. Ключевой параметр – требуемый крутящий момент (Нм), который должен на 20-25% превышать паспортный момент крана.
Что означает «антистатическое исполнение»?
В шаровом кране при трении шара о полимерные седла может накапливаться статическое электричество, что опасно при работе с легковоспламеняющимися средами. Антистатическое устройство – это специальная пружина, обеспечивающая постоянный электрический контакт между шаром, штоком и корпусом, что позволяет отводить статический заряд на землю.
Как часто нужно обслуживать шаровой кран Ду 150?
Периодичность ТО устанавливается паспортом изделия и зависит от условий работы (среда, цикличность). В стандартных условиях (вода, нефтепродукты) визуальный осмотр и проверка на легкость хода проводятся раз в 6 месяцев. Более детальное обслуживание (подтяжка сальника) – при появлении течи по штоку. Плановую замену уплотнений рекомендуется проводить после 2000-5000 циклов или через 3-5 лет эксплуатации.
Заключение
Кран шаровой Ду 150 является критически важным элементом магистральных трубопроводных систем. Его корректный выбор, основанный на анализе давления, температуры, химического состава среды и требований к управлению, определяет надежность и безопасность всего технологического участка. Приоритет должен отдаваться изделиям, соответствующим требованиям национальных стандартов (ГОСТ, ТР ТС) и имеющим полный комплект технической документации. Правильный монтаж и регламентное обслуживание позволяют достичь полного срока службы арматуры, который для качественных стальных кранов составляет 15-25 лет и более.