Краны шаровые ДУ(DN) 100 мм / РУ(PN) 16 кгс/см2
Шаровые краны ДУ 100 мм (DN 100) на давление РУ 16 кгс/см² (PN 16): полный технический обзор
Шаровой кран Ду 100 Ру 16 представляет собой полнопроходную запорную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах номинальным диаметром 100 мм при рабочем давлении до 16 кгс/см² (≈1,6 МПа). Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных на магистральных распределительных сетях, технологических линиях промышленных предприятий, в системах теплоснабжения, водоснабжения и других ответственных участках. Конструкция крана базируется на запирающем элементе сферической формы (шаре) с цилиндрическим сквозным отверстием, который поворачивается на 90° вокруг оси, перпендикулярной потоку.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция шарового крана DN 100, как правило, является сварной (неразборной) или разборной (на болтовом фланцевом соединении корпуса). Для Ру 16 наиболее распространены фланцевые соединения в соответствии с ГОСТ 33259-2015 (или DIN/EN 1092-2), что обеспечивает удобный монтаж и демонтаж на фланцевые трубопроводы.
- Корпус и шар: Основные материалы – углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25, WCB), нержавеющая сталь (AISI 304, 316), реже – ковкий чугун. Шар имеет высокий класс шероховатости поверхности (Ra) и часто покрывается износостойкими материалами (хром, никель) для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
- Уплотнения: Система уплотнений включает седловые уплотнения (между шаром и корпусом) и штоковые уплотнения. Материал – фторопласт (PTFE), армированный графитом PTFE, RPTFE, что обеспечивает герметичность в широком диапазоне температур (от -20°C до +200°C в зависимости от марки). Для агрессивных сред применяют уплотнения из терморасширенного графита, ПЕР.
- Привод: Управление краном осуществляется ручным рычагом (для быстрого открытия/закрытия), редуктором с червячной передачей (для плавного управления и снижения крутящего момента) или механизированными приводами (электрическими, пневматическими, гидравлическими) для автоматизации в АСУ ТП.
- Конструкция «полный проход» (Full Bore): Диаметр отверстия в шаре соответствует внутреннему диаметру присоединительного патрубка (≈100 мм), что обеспечивает минимальные гидравлические потери и позволяет проводить очистку трубопровода скребком или диагностику внутритрубным устройством.
- ЖКХ и теплоснабжение: В качестве запорной арматуры на вводах в здания, на ответвлениях тепловых сетей, для отсечения стояков и оборудования.
- Промышленность: На технологических линиях для транспортировки воды, сжатого воздуха, пара низкого давления, жидких углеводородов.
- Нефтегазовый сектор: На вспомогательных линиях, системах пожаротушения, водоподготовки.
- Судостроение: В системах балластных и пожарных трубопроводов.
Технические характеристики и параметры выбора
При выборе шарового крана DN 100 PN 16 необходимо учитывать комплекс параметров, выходящих за рамки номинального диаметра и давления.
| Параметр | Значение / Описание | Нормативный документ (пример) |
|---|---|---|
| Условный диаметр (Ду, DN) | 100 мм | ГОСТ 28338-2019 |
| Условное давление (Ру, PN) | 16 кгс/см² (1,6 МПа, 16 бар) | ГОСТ 26349-84 |
| Пробное давление (гидравлическое) | 24 кгс/см² (2,4 МПа) | ГОСТ 356-80 |
| Рабочая температура | Зависит от материала уплотнений: от -20°C до +200°C для стандартного PTFE | Технические условия производителя |
| Рабочая среда | Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, агрессивные жидкости (в соответствующем исполнении) | — |
| Класс герметичности по ГОСТ 9544-2016 | Класс «А» (нулевая утечка) – общепромышленный стандарт | ГОСТ 9544-2016 |
| Присоединение к трубопроводу | Фланцевое (ГОСТ 33259), межфланцевое, под приварку | ГОСТ 33259-2015 |
| Крутящий момент для управления (примерный) | 120-250 Н·м (зависит от давления и уплотнений) | Каталог производителя |
Области применения и особенности монтажа
Шаровые краны DN 100 PN 16 находят применение в следующих системах:
Особенности монтажа: Монтаж фланцевого крана должен производиться на ответные фланцы трубопровода с установкой уплотнительных прокладок (паронит, графит, PTFE). Запрещается использование крана для регулирования потока – он должен работать только в положениях «полностью открыт» или «полностью закрыт». Приварные краны требуют соблюдения технологии сварки и защиты седловых уплотнений от перегрева. Обязательна установка крана в соответствии с направлением потока, указанным на корпусе.
Сравнение с другими типами запорной арматуры
Для Ду 100 и давления 16 кгс/см², помимо шаровых, применяются задвижки и поворотные затворы.
| Тип арматуры | Преимущества | Недостатки | Предпочтительная область применения |
|---|---|---|---|
| Шаровой кран | Высокая герметичность, малое время срабатывания, полный проход, компактность. | Чувствительность к загрязненной среде (заклинивание), ограничения по температуре из-за полимерных уплотнений. | Системы, требующие частых переключений и высокой герметичности. |
| Задвижка | Меньшее гидравлическое сопротивление в полностью открытом состоянии, неограниченное по температуре исполнение. | Большие строительные размеры и масса, медленное срабатывание, риск заклинивания в полуоткрытом положении. | Магистрали, где арматура находится в открытом/закрытом состоянии длительное время. |
| Поворотный затвор (дисковый) | Малая строительная длина и масса, относительно низкая стоимость. | Наличие дросселирующего эффекта даже в открытом состоянии, более низкий класс герметичности, ограничения по давлению для больших диаметров. | Системы вентиляции, водоснабжения с умеренными требованиями к герметичности. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Каков фактический срок службы шарового крана DN 100 PN 16?
Срок службы определяется количеством циклов «открыто-закрыто» и условиями эксплуатации. При работе на чистой воде при температуре до +100°C и 1-2 циклах в сутки ресурс может превышать 10 000 циклов или 15-20 лет. На агрессивных средах или при повышенной температуре ресурс сокращается. Критический износ испытывают седловые уплотнения.
2. Можно ли использовать кран PN 16 для работы при давлении 16 бар, но на паре?
Нет, это распространенная ошибка. Параметр PN 16 относится к давлению воды при температуре +20°C. С ростом температуры допустимое рабочее давление для того же корпуса снижается. Для пара с температурой свыше +120°C необходимо выбирать кран, рассчитанный на соответствующее давление и температуру, с указанием рабочего давления в паспорте для конкретной среды.
3. Что означает маркировка «FF» на фланце крана?
«FF» (Flat Face) – исполнение фланца с плоской уплотнительной поверхностью. Такие фланцы по ГОСТ 33259 требуют установки полноразмерной прокладки и стыкуются с фланцами такого же исполнения. В энергетике также распространено исполнение «RF» (Raised Face) – с выступом под прокладку. Соединение фланцев FF и RF недопустимо.
4. Почему не рекомендуется использовать шаровой кран для регулирования потока?
При частичном открытии высокоскоростной поток среды вызывает кавитацию и гидроудары, что приводит к локальной эрозии поверхности шара в зоне контакта с кромкой седла. Это ведет к потере герметичности и преждевременному выходу уплотнений из строя. Для регулирования следует применять специализированную регулирующую арматуру.
5. Как правильно выбрать тип привода для крана DN 100?
Выбор зависит от частоты операций и требований к автоматизации. Ручной рычаг – для редко переключаемой арматуры. Редуктор (червячный или конический) – для частого плавного управления, снижения усилия. Электропривод – для интеграции в АСУ, дистанционного управления. Для крана Ду 100 необходим электропривод с моментом не менее 250-400 Н·м, в зависимости от расчетного крутящего момента, указанного в паспорте крана.
6. Требуется ли техническое обслуживание шарового крана в процессе эксплуатации?
Да, плановое обслуживание включает визуальный осмотр на предмет внешней коррозии, проверку герметичности штоковых уплотнений, смазку шпинделя и элементов привода (редуктора, электропривода) согласно регламенту производителя. При обнаружении подтеканий по штоку производится подтяжка сальникового узла (если конструкция предусматривает такую возможность).
Заключение
Шаровой кран Ду 100 Ру 16 является высокотехнологичным и надежным изделием, эффективность и долговечность которого определяются корректным подбором по совокупности параметров (среда, температура, цикличность), качеством монтажа и соблюдением условий эксплуатации. Правильный выбор между шаровым краном, задвижкой и затвором, а также грамотная интеграция в трубопроводную систему позволяют обеспечить безаварийную работу участка на протяжении всего жизненного цикла. При закупке арматуры данного типоразмера необходимо требовать полный комплект технической документации, включая сертификат соответствия и паспорт изделия с указанием гарантированных параметров.