Краны шаровые Ду 200

Шаровые краны Ду 200: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Шаровой кран диаметром 200 мм (Ду 200) представляет собой полнопроходную запорную арматуру, в которой основным рабочим элементом служит сферическая пробка (шар) со сквозным отверстием. Управление осуществляется поворотом шара на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной потоку среды. Данный типоразмер относится к крупной промышленной арматуре и применяется на магистральных трубопроводах, технологических линиях и объектах энергетики, где требуется надежное отсечение потока с минимальными гидравлическими потерями.

Конструктивные особенности шаровых кранов Ду 200

Конструкция крана Ду 200 определяется высокими рабочими давлениями и большими усилиями на шток, что требует применения усиленных решений по сравнению с кранами меньших диаметров.

• Корпус и тип сборки: Для Ду 200 преимущественно используются сварные или сборные корпуса. Распространены конструкции:
  • Сварной корпус: Обеспечивает максимальную герметичность, используется для ответственных применений. Монтаж осуществляется приваркой встык (под приварку).
  • Фланцевый корпус: Наиболее распространенный тип для данного диаметра. Позволяет осуществлять многократный монтаж и демонтаж. Фланцы выполняются по стандартам ГОСТ, DIN, ANSI.
  • Корпус с патрубками под приварку и фланцем: Комбинированное исполнение (например, Wafer-End-Butt).
• Тип плавающего или фиксированного шара:
  • Краны с плавающим шаром: Шар не имеет жесткой связи со штоком и под действием давления среды прижимается к седлу, обеспечивая герметичность. Применяются для средних давлений (до PN40).
  • Краны с фиксированным (опорным) шаром: Шар установлен на опорных подшипниках и жестко связан со штоком. Усилие управления значительно ниже, а герметичность обеспечивается за счет прецизионной обработки седел и шара. Это стандарт для высоких давлений (PN63, PN100 и выше) и диаметров от Ду 200.
• Уплотнительные узлы:
  • Седла: Изготавливаются из полимерных материалов (PTFE, RPTFE, PEEK, Nylon) для рабочих температур до +200°C, либо из металла (нержавеющая сталь, карбид вольфрама) для высоких температур и агрессивных сред.
  • Уплотнение штока: Выполняется набором сальниковых колец (графит, PTFE) в сочетании с сильфонным узлом для особо ответственных применений (ядовитые, легковоспламеняющиеся среды).
• Привод: Ручное управление краном Ду 200 требует применения редуктора из-за высокого крутящего момента. Часто устанавливаются пневматические, гидравлические или электрические приводы, интегрируемые с системами АСУ ТП.

Материалы исполнения

Выбор материала определяется рабочей средой, давлением, температурой и требованиями по коррозионной стойкости.

Элемент крана	Типовые материалы	Область применения / Примечания
Корпус, крышка	Углеродистая сталь (ст. 20, 25Л), Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, 316), Легированная сталь (09Г2С)	Углеродистая сталь – для воды, пара, нефтепродуктов. Нержавеющая сталь – для агрессивных сред, пищевой промышленности.
Шар	Нержавеющая сталь с хромированием или никелированием, Карбид вольфрама	Хромирование повышает твердость и снижает трение. Карбид вольфрама – для абразивных сред.
Седла	PTFE (тефлон), RPTFE, PEEK, Деформируемый металл, Металл-полимерные композиты	PTFE – стандарт для температур до 180°C. PEEK – для высоких температур и агрессивных химикатов.
Уплотнения, сальники	PTFE, Графит, NBR, EPDM, FKM (витон)	Графит – для высоких температур (до +450°C в инертной среде). FKM – для углеводородов.

Основные технические характеристики и параметры выбора

При подборе шарового крана Ду 200 необходимо анализировать следующие параметры:

• Условное давление (PN/Ru): Определяет стойкость к внутреннему давлению. Для Ду 200 распространены ряды PN16, PN25, PN40, PN63, PN100. В энергетике часто используются краны класса 150 и 300 по ANSI.
• Рабочая температура: Диапазон температур, в котором сохраняется герметичность и работоспособность уплотнений. Требует согласования материалов седел и сальников.
• Рабочая среда: Вода, пар, природный газ, нефть, нефтепродукты, химические реагенты, абразивные суспензии. Определяет выбор материалов и тип уплотнений.
• Коэффициент пропускной способности (Kvs): Для полнопроходного крана Ду 200 значение Kvs очень высокое, что минимизирует потери давления в открытом состоянии.
• Класс герметичности: По ГОСТ 9544-2017 – классы А, В, С (для затворов). Для шаровых кранов, как правило, достигается класс А (полная герметичность).
• Тип присоединения: Фланцевое (ГОСТ 33259, ГОСТ 12815, DIN EN 1092-1), под приварку (стыковая сварка).
• Управление: Ручной редуктор, электрический привод (многооборотный или поворотный), пневмопривод.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Шаровые краны Ду 200 находят применение в следующих системах:

• Теплоэнергетика: В магистралях сетевой воды (подача и обратка), на трубопроводах подпитки, в системах химводоподготовки, на обводных линиях (байпасах) основного оборудования.
• Нефтегазовая промышленность: На технологических линиях сырой нефти, магистралях товарной нефти, на вспомогательных трубопроводах установок подготовки, в системах топливного газа для энергоблоков.
• Химическая промышленность: На магистральных линиях подачи сырья, теплоносителей (диатермическое масло), а также на линиях отвода продукции.
• Водоснабжение и водоотведение: На магистральных водоводах, на вводах/выводах крупных резервуаров, насосных станциях.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж кранов Ду 200 требует соблюдения строгих правил:

• Перед установкой необходимо проверить чистоту проточной части и отсутствие повреждений уплотнений.
• Фланцевые соединения монтируются с использованием прокладок, соответствующих среде и температуре. Затяжка болтов производится крест-накрест с контролем момента.
• Кран должен быть установлен в доступном для обслуживания месте, с учетом габаритов привода и зоны его поворота.
• Запрещается использовать рычаг управления для подъема или перемещения крана.
• При эксплуатации необходимо соблюдать паспортные параметры среды. Циклы открытия/закрытия под нагрузкой должны быть плавными.
• Техническое обслуживание включает периодическую проверку герметичности, смазку шарнирных узлов привода (если предусмотрено), контроль состояния антикоррозионного покрытия.
• Для кранов с электроприводом обязательна проверка настроек концевых выключателей и момента срабатывания.

Сравнение с другими типами запорной арматуры на Ду 200

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки (в контексте сравнения с шаровым краном)
Шаровой кран	Малая строительная длина, быстрое перекрытие потока (1/4 оборота), минимальное гидравлическое сопротивление в открытом состоянии, высокая герметичность, возможность установки привода.	Ограничение по рабочей температуре (определяется материалом седел), относительно высокая стоимость для высоких давлений, сложность ремонта в полевых условиях.
Задвижка	Прямолинейный поток, пригодность для сред с механическими включениями, широкий диапазон рабочих температур.	Большая строительная высота и масса, медленное закрытие, риск заклинивания в полуоткрытом положении, потенциальные протечки по сальнику штока.
Поворотный затвор (дисковый поворотный затвор)	Малая строительная длина и масса, относительно низкая стоимость на большие диаметры, простота конструкции.	Не является полнопроходным, создает турбулентность и потери давления, ограничен по давлению (обычно до PN16-25), меньшая герметичность по сравнению с шаровым краном.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран Ду 200 PN16 от PN40?

Основное отличие – в толщине стенок корпуса, конструкции и материалах уплотнительных узлов, а также в испытательном и рабочем давлении. Кран PN40 рассчитан на более высокое давление, имеет более массивный корпус и, как правило, фиксированный шар. Фланцы у крана PN40 имеют большее количество болтов и больший диаметр центровой окружности (PCD).

Можно ли использовать шаровой кран Ду 200 для регулирования потока?

Нет, шаровые краны, особенно на такие диаметры, позиционируются исключительно как запорная арматура. Регулирование в частично открытом положении приводит к кавитационному износу седла и шара, эрозии поверхности, вибрации и преждевременному выходу из строя. Для регулирования потока на Ду 200 следует применять регулирующие клапаны или шаровые краны со специальным V-образным профилем шара, если это прямо указано производителем.

Какой тип привода предпочтительнее для крана Ду 200?

Выбор зависит от условий эксплуатации и требований автоматизации. Электрический привод (многооборотный) обеспечивает высокую точность позиционирования и легко интегрируется в АСУ. Пневмопривод отличается взрывобезопасностью и быстротой срабатывания, но требует источника сжатого воздуха. Гидропривод развивает наибольшее усилие, но система более сложная. Для ручного управления обязателен редуктор.

Требуется ли техобслуживание шарового крана с фиксированным шаром?

Да, даже неразборные краны требуют периодического обслуживания. Оно включает проверку герметичности, смазку подшипников шара и штока (через пресс-масленки, если предусмотрено), проверку работы привода и состояния сальникового уплотнения штока. Плановую замену уплотнений производитель может рекомендовать через определенное количество циклов.

Что означает «полнопроходный» (full bore) кран?

Полнопроходный кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода (или близкий к нему). Это обеспечивает минимальные потери давления и позволяет проводить через кран очистные устройства (скребки, шары) для трубопроводов. Для Ду 200 это критически важно на магистральных нефте- и газопроводах.

Как правильно хранить и транспортировать шаровые краны Ду 200?

Кран должен храниться в закрытом положении. Транспортировка – только в вертикальном положении или на боку, с надежной фиксацией от перемещений. Фланцевые соединения должны быть защищены заглушками от попадания грязи и влаги. Запрещены удары по корпусу, приводу и фланцам.

Каковы основные причины выхода из строя шаровых кранов большого диаметра?

• Механический износ или повреждение седел из-за абразивных частиц в среде.
• Нарушение режима работы (использование для регулирования).
• Коррозия корпуса или внутренних деталей при неправильном выборе материала.
• Неправильный монтаж (перекос фланцев, чрезмерное усилие затяжки).
• Отказ привода или его неверная настройка (чрезмерный крутящий момент, приводящий к повреждению шара и седел).
• Работа за пределами паспортных температур, ведущая к деградации полимерных уплотнений.