Краны шаровые фланцевые с редуктором Ду 20: технические характеристики, конструкция и применение

Кран шаровой фланцевый с редуктором Ду 20 представляет собой запорную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах. Условный проход (Ду) 20 мм соответствует наружному диаметру труб 25 мм (1 дюйм). Ключевой особенностью данной арматуры является наличие редуктора (ручного редукторного привода), который обеспечивает значительное снижение крутящего момента, необходимого для управления шаром, особенно при высоких рабочих давлениях и больших диаметрах. Это делает управление плавным, контролируемым и менее трудозатратным.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция крана состоит из нескольких ключевых узлов:

• Корпус: Изготавливается из углеродистой (ст. 20, ст. 09Г2С) или нержавеющей (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316) стали, реже из латуни или титана. Фланцы корпуса соответствуют ГОСТ, DIN или ANSI стандартам и имеют присоединительные размеры под Ду 20.
• Шар (сферическая пробка): Изготавливается с высокой точностью, часто с хромированным или полимерным покрытием для обеспечения герметичности. Имеет сквозное отверстие, диаметр которого обычно соответствует полному проходу (Full Bore).
• Уплотнительные седла: Располагаются между шаром и корпусом. Выполняются из фторопласта (PTFE), усиленного PTFE, нейлона или других полимерных композиций, обеспечивающих герметичность и низкий коэффициент трения.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода к шару. Оборудован системой уплотнений (сальниковых или сильфонных) для предотвращения утечки среды вдоль оси.
• Редукторный привод (мультипликатор): Механический редуктор, установленный на хвостовик шпинделя. Преобразует высокоскоростное вращение маховика привода в медленное, но мощное вращение шара, увеличивая выходной момент в десятки раз. Оснащен указателем положения («открыто»/«закрыто») и, как правило, возможностью установки концевых выключателей для дистанционного контроля.

Основные технические параметры (Ду 20)

Технические характеристики регламентируются стандартами ГОСТ 28908-91, ГОСТ 28343-89, ISO 17292, API 608. Основные параметры для типового крана Ду 20 представлены в таблице.

Таблица 1. Основные технические характеристики шарового крана Ду 20 с редуктором

Параметр	Значение / Диапазон	Примечания
Условный проход (DN)	20 мм	Соответствует наружному диаметру трубы 25 мм (1″)
Условное давление (PN)	16, 25, 40, 63, 100, 160, 250 бар	Наиболее распространены PN16, PN25, PN40
Класс давления (Class)	150, 300, 600, 900 lb	По стандартам ANSI/ASME
Диапазон рабочих температур	От -60°C до +200°C	Зависит от материала седел и уплотнений
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, агрессивные жидкости (в зависимости от материалов)	Для агрессивных сред применяется исполнение из нержавеющей стали с соответствующими уплотнениями
Тип присоединения	Фланцевое	Фланцы по ГОСТ 33259 (ранее ГОСТ 12815), DIN EN 1092-1, ASME B16.5
Проход	Полнопроходный (Full Bore, FB) или стандартнопроходный (Reduced Bore, RB)	Для Ду 20 чаще применяется полнопроходное исполнение для минимизации потерь давления
Материал корпуса	Углеродистая сталь (WCB), нержавеющая сталь (CF8/304, CF8M/316), латунь
Крутящий момент на шпинделе (примерный)	15-50 Н·м	Зависит от давления и конструкции. Редуктор снижает усилие на маховике до 5-15 Н·м.
Время открытия/закрытия (с редуктором)	15-60 секунд	Плавное управление, предотвращающее гидроудар

Области применения и преимущества

Краны Ду 20 с редуктором находят применение в ответственных участках трубопроводов, где требуется точное и надежное управление:

• Энергетика: Вспомогательные трубопроводы котельных, системы химводоподготовки (ХВО), трубопроводы питательной воды, пара низкого давления.
• Нефтегазовая промышленность: Обвязка технологического оборудования, контрольные линии, системы измерения и регулирования (КИПиР).
• Промышленная химия: Трубопроводы для дозирования реагентов, переключение потоков в технологических схемах.
• Судостроение: Системы балластные, противопожарные, топливные.
• Коммунальное хозяйство: Вводные узлы на насосных станциях, переключение на резервные линии.

Преимущества использования редукторного привода:

• Значительное снижение управляющего усилия, что позволяет работать с высоким перепадом давления на затворе.
• Плавность хода и точность позиционирования шара.
• Возможность управления краном, установленным в труднодоступном месте, через удлинительную штангу.
• Повышенная безопасность и исключение возможности «срыва» шара при резком открытии.
• Возможность оснащения средствами автоматизации (электроприводом) через переходную площадку.

Критерии выбора крана Ду 20 с редуктором

При подборе арматуры необходимо учитывать комплекс параметров:

1. Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара и тип уплотнений (например, PTFE для нейтральных сред, PTFE с графитом для высоких температур, нейлон для углеводородов).
2. Давление и температура: Выбор класса давления (PN/Class) должен иметь запас относительно рабочих параметров. Температура среды напрямую влияет на выбор материала седел.
3. Требования к герметичности: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 или ISO 5208 (класс А – самый высокий, для шаровых кранов обычно не ниже класса А).
4. Тип управления: Определяется требуемым передаточным числом редуктора (например, 1:1, 1:2, 1:4 и т.д.), наличием указателя положения, возможностью блокировки.
5. Климатическое исполнение: Для работы на открытом воздухе требуется исполнение с защитой от атмосферных воздействий (УХЛ1, У1).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж фланцевого крана Ду 20 осуществляется на ответные фланцы трубопровода с установкой уплотнительных прокладок (паронит, фторопласт, спирально-навитые). Затяжка болтов должна производиться крест-накрест с моментом, указанным в паспорте изделия, для предотвращения перекоса. Перед вводом в эксплуатацию обязательна промывка линии для удаления окалины и механических частиц, которые могут повредить уплотнительные поверхности шара и седел.

Эксплуатация требует периодического контроля состояния наружных поверхностей, проверки герметичности по штоку и в затворе. Техническое обслуживание, как правило, заключается в подтяжке сальникового уплотнения (при его наличии) и смазке элементов редуктора согласно регламенту производителя. Краны с сильфонным уплотнением шпинделя не требуют обслуживания в течение всего срока службы сильфона.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран с редуктором от крана с рычажным управлением?

Кран с рычагом предназначен для быстрого открытия/закрытия при низких и средних давлениях. Редукторный привод обеспечивает большое передаточное число, позволяя приложить минимальное усилие для управления краном под высоким давлением (особенно в запертом положении), а также обеспечивает плавность хода и точное дросселирование, что невозможно с рычагом.

Можно ли заменить редуктор на электропривод?

Да, большинство редукторных кранов имеют стандартизированный интерфейс (например, по ISO 5211) на выходном валу редуктора, что позволяет демонтировать маховик и установить электропривод, пневмопривод или гидропривод без замены самого крана.

Какой класс герметичности следует выбирать для газовых сред?

Для газовых сред, особенно горючих или токсичных, следует выбирать краны с классом герметичности не ниже «А» по ГОСТ 9544 (нулевая утечка). Рекомендуются краны с двойным торцевым уплотнением седел или с системой аварийного поджатия седел (например, пружинной нагрузкой).

Что означает маркировка «WCB» на корпусе крана?

WCB – это стандартное обозначение по ASTM A216 материала корпуса: углеродистая литая сталь (Carbon Steel) с пределом прочности 485 МПа, работающая в диапазоне температур от -29°C до +425°C. Является наиболее распространенным материалом для арматуры общего назначения.

Как правильно хранить и консервировать кран до монтажа?

Кран должен храниться в закрытом сухом помещении. Присоединительные патрубки должны быть закрыты заглушками. Запорный орган рекомендуется хранить в приоткрытом на 5-10° положении, чтобы избежать деформации уплотнительных седел. Шпиндель и элементы редуктора должны быть защищены консервационной смазкой.

Почему не рекомендуется использовать шаровой кран с редуктором для точного регулирования расхода?

Шаровой кран является преимущественно запорной арматурой. При дросселировании (позиции, близкой к закрытию) высокоскоростной поток среды вызывает кавитацию и эрозионный износ поверхности шара и седла, что приводит к потере герметичности. Для регулирования расхода следует применять специализированную регулирующую арматуру (регулирующие клапаны, вентили).