Кран шаровый фланцевый полнопроходной (КШФП) представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или открытия потока рабочей среды. Его основная функция – запорная, с возможностью применения в качестве регулирующего элемента в ограниченных пределах. Конструкция основана на запирающем элементе сферической формы (пробке) с цилиндрическим сквозным отверстием, который вращается вокруг оси, перпендикулярной направлению потока. Ключевые признаки: присоединение к трубопроводу посредством фланцев по ГОСТ, ISO, DIN, ASME/ANSI и полнопроходное исполнение, при котором диаметр отверстия в шаре (проходное сечение) примерно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода.
Конструкция КШФП является модульной и включает несколько базовых компонентов, от качества и совместимости которых зависит надежность и ресурс арматуры.
Принцип действия основан на повороте шара на 90° (от полного открытия до полного закрытия). В открытом положении отверстие в шаре соосно трубопроводу, создавая минимальное гидравлическое сопротивление. В закрытом – шар развернут глухой стороной к потоку, а седельные кольца, прижатые давлением среды, обеспечивают герметичность.
Преимущества полнопроходных фланцевых кранов:
КШФП применяются на технологических трубопроводах, где требуется надежное отключение участка или оборудования без существенного влияния на гидравлику системы.
Выбор КШФП осуществляется на основе анализа параметров рабочей среды и условий эксплуатации.
| Параметр | Типовые значения/варианты | Комментарии |
|---|---|---|
| Условный диаметр (DN) | DN 15 (½») – DN 1200 (48″) и более | Наиболее распространенный ряд: DN 50, 80, 100, 150, 200, 300. |
| Условное давление (PN) | PN 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 320 | Соответствует классу давления по ANSI: 150, 300, 600, 900, 1500. |
| Рабочая температура | От -60°C до +450°C и выше | Зависит от материалов корпуса, уплотнений и смазки. |
| Рабочая среда | Вода, пар, нефть, газ, химические реагенты, масла | Определяет выбор материалов (корпус, шар, седла). |
| Класс герметичности | А, В, С, D по ГОСТ 9544 (ISO 5208: Class A, D, E, F, G) | Класс А – «нулевая» утечка, для опасных сред. |
| Материал корпуса | Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун ВЧШГ | Выбор по давлению, температуре, коррозионной активности. |
| Материал уплотнений | PTFE, RPTFE, NBR, EPDM, графит, металл | Определяет стойкость к температуре и химической среде. |
| Тип управления | Рычаг, редуктор, электропривод, пневмопривод | Выбор по частоте использования и требованию к автоматизации. |
Производство и испытания КШФП регламентируются национальными и международными стандартами:
Правильный монтаж критичен для долговечности крана. Перед установкой необходимо проверить чистоту полости и уплотнений, отсутствие повреждений фланцев. Монтаж производится на прямолинейном участке трубопровода с обеспечением соосности фланцев без принудительной стяжки. Затяжка болтов должна выполняться крест-накрест с моментом, указанным в паспорте. При эксплуатации недопустимо использование крана в качестве регулирующего в частично открытом положении под высоким перепадом давления – это приводит к кавитационному износу седел и шара. Техническое обслуживание включает периодическую проверку герметичности, работу привода и, при необходимости, замену уплотнительных элементов.
Полнопроходной (Full Bore, FB) кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный или очень близкий к внутреннему диаметру трубопровода (условному проходу DN). У стандартного (редуцированного, Reduced Bore, RB) кран диаметр отверстия на один или несколько типоразмеров меньше DN (например, DN100 с отверстием ~80 мм). Это создает дополнительное гидравлическое сопротивление, но снижает стоимость и крутящий момент.
Для газообразных сред, включая пар, а также для опасных жидкостей рекомендуется выбирать краны с классом герметичности А (высший) по ГОСТ 9544 (соответствует «нулевой» утечке по международным стандартам). Это обеспечивается прецизионной обработкой шара и седел, а также специальными конструктивными решениями (например, пружинной нагрузкой на седла).
Конструктивно шаровые краны являются запорной арматурой. Их использование для регулирования расхода (в промежуточных положениях) допустимо только в ограниченных случаях, оговоренных производителем, при небольших перепадах давления и для неабразивных сред. Длительная работа в таком режиме приводит к эрозионно-кавитационному износу уплотнительных поверхностей шара и седел, потере герметичности.
В стандартном кране вращающийся шар из полированного металла может электрически изолироваться от корпуса и штока из-за наличия неметаллических уплотнений. Это приводит к накоплению статического электричества, что опасно при работе с горючими средами. В антистатическом исполнении предусмотрена специальная пружина или контакт, обеспечивающий электрическую непрерывность между шаром, штоком и корпусом для отвода статического заряда.
Выбор зависит от температуры и химического состава рабочей среды. PTFE (фторопласт-4): универсален для большинства сред, температура до 200°C. RPTFE (усиленный): более износостойкий. Графит: для высоких температур (до 450°C и выше). EPDM, NBR: для воды, пара низкого давления, некоторых нефтепродуктов при умеренных температурах. Металлические седла (сталь+наплавка): для высоких температур и абразивных сред, но с меньшей герметичностью.
Кран шаровой фланцевый полнопроходной – высокоэффективный и надежный тип запорной арматуры, ставший стандартом для магистральных и критичных технологических линий. Его правильный выбор, основанный на комплексном анализе рабочих параметров, стандартов присоединения, материалов и класса герметичности, является ключевым условием для обеспечения безопасности, энергоэффективности и бесперебойности работы трубопроводных систем в энергетике и промышленности. Регулярное техническое обслуживание в соответствии с регламентом производителя позволяет реализовать полный ресурс изделия, исчисляемый десятками тысяч циклов.