Краны шаровые фланцевые КШ.Ц.Ф

Краны шаровые фланцевые КШ.Ц.Ф: конструкция, применение и технические аспекты

Кран шаровой фланцевый КШ.Ц.Ф представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах путем поворота сферической пробки (шара) с сквозным цилиндрическим отверстием. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: КШ – кран шаровой, Ц – с цилиндрическим отверстием в шаре (проходным сечением, как правило, равным условному проходу DN), Ф – фланцевый тип присоединения. Данный тип арматуры является одним из наиболее распространенных и надежных решений для магистральных и технологических трубопроводов в энергетике, нефтегазовой отрасли, ЖКХ и промышленности.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана КШ.Ц.Ф является неразборной (сварной корпус) или разборной (на болтовом соединении). Основные элементы включают:

• Корпус и крышка: Изготавливаются из углеродистых (ст.20, 25Л), легированных (09Г2С, 12Х18Н9ТЛ) или нержавеющих сталей. Фланцы выполняются в соответствии с ГОСТ 33259 (ранее ГОСТ 12815) на условное давление Ру от 16 до 160 кгс/см².
• Шар (сферическая пробка): Обычно изготавливается из высоколегированной или нержавеющей стали с последующим хромированием, никелированием или нанесением других износостойких покрытий для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
• Уплотнительные седла: Ключевой элемент, обеспечивающий герметичность. Применяются композитные материалы на основе фторопласта (PTFE, RPTFE), армированного графита или терморасширенного графита, что обеспечивает герметичность класса А по ГОСТ 9544.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода или рукояти к шару. Выполняется из высокопрочной стали, имеет систему уплотнений (сальниковый узел с набивкой или торцевыми уплотнениями) для предотвращения утечки среды вдоль оси.
• Присоединительные фланцы: Стандартизированы, что обеспечивает простой монтаж и взаимозаменяемость на трубопроводе.

Область применения и рабочие среды

Краны КШ.Ц.Ф применяются на трубопроводах, транспортирующих широкий спектр сред при различных температурных и давленческих условиях.

• Энергетика: Системы технического водоснабжения, мазутное хозяйство, трубопроводы сжатого воздуха, системы отопления.
• Нефтегазовая промышленность: Транспорт нефтепродуктов, природного газа, технологические линии.
• ЖКХ: Магистральные и распределительные сети горячего и холодного водоснабжения, тепловые сети.
• Промышленность: Химические, технологические и паропроводы.

Рабочие среды: Вода, пар, природный газ, нефть, нефтепродукты, аммиак, щелочи, кислоты (в зависимости от материала седла и уплотнений), инертные газы.
Не рекомендуются: Для сред с кристаллизующимися или абразивными включениями без специального исполнения.

Классификация и основные технические параметры

Краны классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

1. По типу управления:

• С ручным управлением (рычаг, редукторный механизм).
• С электроприводом (общепромышленным или взрывозащищенным).
• С пневмо- или гидроприводом.

2. По проходному сечению:

• Полнопроходные (Full Bore, FB) – диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Характеризуются минимальными гидравлическими потерями.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB) – диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше условного прохода DN. Более компактны и экономичны.

3. По давлению:

Изготавливаются на стандартный ряд условных давлений: Ру 16, 25, 40, 63, 100, 160 кгс/см² (PN 16, 25, 40, 63, 100, 160 бар).

4. По климатическому исполнению:

У1, УХЛ1, ХЛ1 – для работы в макроклиматических районах с умеренным, холодным и очень холодным климатом.

Таблица 1. Основные технические характеристики кранов КШ.Ц.Ф

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Условный проход (DN)	от DN 15 до DN 600 (и более)	Наиболее ходовой ряд: DN 50 — DN 300
Условное давление (PN/Ru)	16, 25, 40, 63, 100, 160	Для энергетики часто применяются PN 40, PN 63
Рабочая температура	от -60°C до +300°C	Зависит от материала седел и уплотнений. Стандартно: -30°C…+150°C с PTFE
Класс герметичности	А (нулевая утечка)	По ГОСТ 9544 (класс А соответствует утечке 0 см³/мин)
Материал корпуса	ст.20, 25Л, 09Г2С, 12Х18Н9ТЛ, 10Х17Н13М2Т	Выбор зависит от среды и давления
Материал седла	PTFE, RPTFE, PEEK, металл	PTFE – стандарт, PEEK – для высоких температур
Стандарт фланцев	ГОСТ 33259, ГОСТ 12815, ASME B16.5	Должен соответствовать фланцам трубопровода

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж: Установка производится на подготовленный трубопровод с фланцами, соответствующими давлению и присоединительным размерам крана. Обязательна центровка фланцев без перекоса. Затяжка болтов/шпилек должна производиться крест-накрест с моментом, указанным в паспорте изделия. Запрещается использование крана в качестве монтажного элемента для компенсации несоосности труб.

Эксплуатация: Кран предназначен для работы в положении «открыто» или «закрыто», а также для регулирования (в моделях, это предусмотренных конструкцией). Поворот рукояти на 90° обеспечивает полный цикл открытия/закрытия. Не рекомендуется прилагать чрезмерное усилие к рукояти при наличии засора или заклинивания.

Техническое обслуживание (ТО): Включает периодический визуальный контроль состояния наружных поверхностей и смазку шпинделя (если предусмотрена конструкцией). Основное ТО – проверка герметичности в закрытом положении и состояния уплотнительных элементов при плановых остановках технологической линии. Ресурс крана до капитального ремонта составляет, как правило, несколько тысяч циклов.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры

Преимущества:

• Высокая герметичность (класс А).
• Малая строительная длина и простота монтажа.
• Простота управления и быстрое перекрытие потока (поворот на 90°).
• Малое гидравлическое сопротивление в открытом положении (особенно у полнопроходных моделей).
• Долгий срок службы и надежность.
• Возможность установки привода для автоматизации.

Недостатки:

• Ограничения по рабочей температуре, связанные с материалом седел.
• Затрудненное использование для регулирования в частично открытом положении из-за риска кавитационного износа седел и шара.
• Относительно высокая стоимость на большие диаметры (DN > 300) по сравнению с задвижками.
• Сложность ремонта в полевых условиях у неразборных моделей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие крана КШ.Ц.Ф от КШ.П.Ф?

Основное отличие – в конструкции прохода. КШ.Ц.Ф имеет цилиндрическое отверстие в шаре, равное DN (или близкое к нему). КШ.П.Ф – кран с профилированным (коническим или специальным) отверстием, часто используемый для точного регулирования расхода, а не только для отсечки. КШ.Ц.Ф в первую очередь запорная арматура.

Как правильно подобрать материал корпуса и седла крана?

Подбор осуществляется на основе технических условий проекта. Ключевые факторы: химический состав, температура и давление рабочей среды. Для воды, пара до +150°C подходит углеродистая сталь с седлами из PTFE. Для агрессивных сред (кислоты, щелочи) – нержавеющая сталь (12Х18Н9ТЛ, 10Х17Н13М2Т) и химически стойкие седла (PEEK, PTFE). Для высоких температур (+250°C…+300°C) требуются седла из терморасширенного графита или металлические.

Что означает маркировка на корпусе крана, например, «КШ.Ц.Ф 100-160 ст.09Г2С»?

Данная маркировка расшифровывается: Кран Шаровой с Цилиндрическим отверстием, Фланцевый, с условным проходом DN 100 мм, на условное давление Ру 160 кгс/см² (PN 160), материал корпуса – сталь 09Г2С.

Как часто необходимо проводить техническое обслуживание крана?

Периодичность ТО регламентируется инструкцией завода-изготовителя и графиком планово-предупредительных ремонтов (ППР) предприятия. В типовых условиях для кранов, работающих в непрерывном режиме, рекомендуется внешний осмотр и проверка на герметичность не реже 1 раза в 6 месяцев. Операции по смазке – согласно регламенту производителя (обычно 1 раз в год или на определенное количество циклов).

Можно ли использовать кран КШ.Ц.Ф для регулирования потока?

Конструктивно такая возможность есть (плавный поворот шара), но это не является основной функцией. Длительная работа в промежуточном положении приводит к кавитационной эрозии и неравномерному износу уплотнительных седел, особенно на средах с высокой скоростью потока. Для регулирования рекомендуется применять специализированную регулирующую арматуру (регулирующие клапаны, шаровые краны с V-образным отверстием – КШ.П.Ф).

Каковы требования к монтажу крана на трубопровод?

• Перед монтажом убедиться в чистоте внутренней полости крана и трубопровода.
• Проверить совпадение фланцев по стандарту, давлению, диаметру и количеству отверстий.
• Установить прокладку, соответствующую рабочей среде и параметрам.
• Затяжку крепежных элементов производить динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте, равномерно и крест-накрест.
• После монтажа провести гидравлическое (или пневматическое) испытание на герметичность в соответствии с проектными требованиями.

Что делать, если кран начал «подтекать» по штоку?

Утечка по штоку свидетельствует об износе или недостаточной затяжке сальникового уплотнения. В большинстве конструкций предусмотрена возможность подтяжки сальниковой гайки (на несколько градусов, без чрезмерных усилий). Если подтяжка не помогает, требуется замена сальникового уплотнения или торцевых уплотнительных колец. Работы проводятся при сброшенном давлении с линии.

Заключение

Кран шаровой фланцевый КШ.Ц.Ф является высокоэффективным и надежным типом запорной арматуры, занявшим доминирующее положение в современных трубопроводных системах. Его правильный выбор, основанный на анализе рабочих параметров и свойств транспортируемой среды, корректный монтаж и соблюдение регламентов технического обслуживания гарантируют длительную и безотказную работу на протяжении всего жизненного цикла. Применение данных кранов в энергетике и смежных отраслях способствует повышению герметичности, ремонтопригодности и общей безопасности технологических процессов.