Краны шаровые КШ.Ц.Ф

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

Кран шаровой КШ.Ц.Ф представляет собой полнопроходную запорную арматуру с плавающим шаром и фланцевым присоединением, предназначенную для установки на трубопроводах, транспортирующих природный и сжиженный газ, нефть, нефтепродукты, воду и другие неагрессивные среды. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: КШ – кран шаровой, Ц – с цилиндрической частью под привод (или, в иной трактовке, конструктивное исполнение), Ф – фланцевый. Данный тип арматуры является одним из наиболее распространенных в магистральных и промышленных трубопроводах средних и больших диаметров благодаря своей надежности, простоте обслуживания и высокой герметичности.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция крана КШ.Ц.Ф базируется на нескольких ключевых элементах, обеспечивающих его функциональность и долговечность.

• Корпус. Изготавливается, как правило, методом литья или штамповки из углеродистых, легированных или нержавеющих сталей (например, 25Л, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 20ГМЛ). Корпус разборный, состоит из основной части и крышки (фланца), соединенных между собой болтами. Такая конструкция позволяет осуществлять ремонт и замену внутренних компонентов.
• Запорный элемент (шар). Представляет собой сферическую деталь со сквозным цилиндрическим отверстием, диаметр которого соответствует условному проходу (DN) крана, что обеспечивает полнопроходность и минимальные гидравлические потери. Шар выполнен из высокопрочной стали и имеет полированную поверхность. В кранах КШ.Ц.Ф используется схема с плавающим шаром: шар не имеет жесткой механической связи со штоком и под действием давления среды прижимается к седлу, обеспечивая дополнительное уплотнение.
• Седла. Уплотнительные кольца, расположенные со стороны входа и выхода среды. Изготавливаются из различных полимерных материалов, стойких к рабочей среде и температуре. Наиболее распространены седла из фторопласта (PTFE), армированного графитом, или терморасширенного графита. Седла устанавливаются в корпусные гнезда и обеспечивают герметичное перекрытие потока при контакте с шаром.
• Шток (шпиндель). Служит для передачи крутящего момента от привода или рукоятки к шару. Шток соединяется с шаром через паз (шлиц) и имеет в своей конструкции уплотнительные элементы, предотвращающие утечку среды вдоль оси вращения. Для этого используются сальниковые уплотнения (набивка) или торцевые уплотнительные кольца.
• Присоединительные фланцы. Соответствуют стандартам ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12815-80), DIN или ASME. Фланцы имеют отверстия под шпильки или болты для соединения с ответными фланцами трубопровода. Исполнение фланцев (тип, ряд, давление) определяется рабочими условиями.
• Привод. Кран КШ.Ц.Ф имеет цилиндрическую хвостовую часть штока, предназначенную для установки механического редуктора, электропривода, пневмо- или гидропривода. Это позволяет осуществлять дистанционное и автоматическое управление арматурой.

Принцип работы основан на повороте сферического запорного элемента на 90° (от полного открытия до полного закрытия). В открытом положении отверстие в шаре совпадает с осью трубопровода, обеспечивая свободный проход среды. При повороте шара на 90° сплошная сторона шара перекрывает проход, а уплотнительные седла обеспечивают герметичность.

Основные технические параметры и материалы

Краны КШ.Ц.Ф характеризуются рядом ключевых параметров, которые определяют область их применения.

Параметр	Диапазон значений / Типы	Комментарий
Условный диаметр (DN)	от 50 мм (DN50) до 1200 мм (DN1200) и более	Наиболее распространенные типоразмеры: DN50, DN80, DN100, DN150, DN200, DN300, DN400, DN500.
Условное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160	Соответствует максимальному избыточному рабочему давлению при температуре 20°C. Для газовых систем часто используется класс давления Class (например, Class 150, Class 300 по ANSI).
Рабочая температура	от -60°C до +200°C	Зависит от материала седел и уплотнений. Для низких температур применяются краны в исполнении «ХЛ» (холодостойкие).
Климатическое исполнение	У, УХЛ, ХЛ, Т	Определяет условия эксплуатации по температуре окружающей среды и влажности.
Материал корпуса	Углеродистая сталь (25Л, 09Г2С), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т), легированная сталь (20ГМЛ)	Выбор зависит от агрессивности среды, давления и температуры.
Материал седел и уплотнений	Фторопласт-4 (PTFE), армированный PTFE, терморасширенный графит, полиамид, фторкаучук	PTFE стандартен для большинства сред до +150°C. Графитовые седла используются для высоких температур.
Стандарт присоединения	ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1, ASME B16.5	Тип фланцев должен соответствовать фланцам на трубопроводе.
Степень герметичности	Класс А (полная герметичность), Б (нормальная)	По ГОСТ 9544-2015. Для газовых сред, как правило, требуется класс А.

Область применения в энергетике и смежных отраслях

Краны КШ.Ц.Ф нашли широкое применение в системах, требующих высокой надежности и минимального обслуживания.

• Магистральные газо- и нефтепроводы: В качестве линейной запорной арматуры на отводах, в начале и конце участков, перед и после компрессорных станций.
• Объекты генерации (ТЭЦ, ГРЭС, АЭС): На трубопроводах питательной воды, пара низкого давления, системах топливоподачи (мазут, газ), водоподготовки, технического водоснабжения.
• Нефтегазопереработка и химическая промышленность: Для переключения потоков технологических сред, установки на емкостях и аппаратах.
• Системы пожаротушения: В качестве основной запорной арматуры на магистральных трубопроводах спринклерных и дренчерных систем.
• Коммунальное хозяйство: На вводах и выводах крупных тепловых пунктов (ЦТП), распределительных сетях.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры

Преимущества:

• Высокая герметичность (класс А), что критически важно для газовых и опасных сред.
• Полнопроходная конструкция, минимизирующая потери давления и позволяющая проводить очистку трубопровода скребками (pigging).
• Простота конструкции, малое количество деталей, легкость управления (поворот на 90°).
• Возможность установки любого типа привода для автоматизации.
• Длительный срок службы при правильной эксплуатации и совместимости материалов с рабочей средой.
• Относительно небольшие строительные длина и высота по сравнению с задвижками того же диаметра.

Недостатки:

• Ограничения по рабочей температуре, накладываемые материалом седел (для полимерных седел обычно не более +200°C).
• При длительной эксплуатации в одном положении возможно «прикипание» шара к седлам, что требует повышенного момента для открытия/закрытия.
• По сравнению с кранами в сварном исполнении, фланцевое соединение является потенциальным местом возможной утечки и требует контроля затяжки болтов.
• Как правило, более высокая стоимость по сравнению с задвижками на большие диаметры (DN500 и выше).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж и эксплуатация являются залогом долговечной работы крана.

• Монтаж: Перед установкой необходимо проверить чистоту внутренней полости крана и отсутствие повреждений. Фланцевые соединения должны быть соосными. Затяжка болтов/шпилек производится крест-накрест динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте изделия. Запрещается использовать кран в качестве опоры для трубопровода или принудительно стягивать фланцы для компенсации несоосности.
• Эксплуатация: Управление краном должно быть плавным. Не допускается применение дополнительных рычагов на рукоятке для увеличения момента. В системах с возможностью застоя среды и ее замерзанием необходимо предусматривать дренажные отверстия или дополнительную защиту.
• Техническое обслуживание (ТО): Включает периодический внешний осмотр на предмет коррозии и утечек, проверку легкости хода, подтяжку сальникового уплотнения (если предусмотрено конструкцией) и болтов фланцевых соединений. При плановых остановах трубопровода рекомендуется выполнять несколько рабочих циклов (открытие-закрытие) для очистки поверхностей шара и седел от возможных отложений.
• Ремонтопригодность: Конструкция КШ.Ц.Ф, как правило, позволяет производить замену седел, уплотнений штока и при необходимости шара без демонтажа крана с трубопровода (при закрытом и опорожненном участке).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран КШ.Ц.Ф от КШ.Ф.Ф?

Основное отличие в конструкции корпуса и способе установки привода. КШ.Ц.Ф имеет цельный корпус с цилиндрическим хвостовиком под привод. КШ.Ф.Ф (фланцевый-фланцевый) имеет корпус, состоящий из двух частей, соединенных фланцами по центру, и, как правило, квадратный хвостовик штока под рукоятку или редуктор. КШ.Ц.Ф считается более надежным для высоких давлений и больших диаметров, а также более удобным для монтажа тяжелых приводов.

Как правильно подобрать материал седла для крана?

Выбор зависит от рабочей среды и температуры:

• PTFE (фторопласт): Универсальный материал для воды, пара, нефтепродуктов, большинства химических сред при температуре от -40°C до +150°C. Обладает низким коэффициентом трения.
• Армированный PTFE (с стекловолокном, графитом, углеродом): Повышенная стойкость к износу и ползучести, расширяет температурный диапазон.
• Терморасширенный графит: Применяется для высокотемпературных сред (до +450°C и выше), агрессивных химических сред, где полимеры недопустимы. Требует более высокого момента для управления.

Необходимо сверяться с таблицами химической стойкости материалов и рекомендациями производителя арматуры.

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

Нет, краны шаровые полнопроходные, включая КШ.Ц.Ф, предназначены исключительно для запорных функций (полное открытие/полное закрытие). Работа в промежуточном положении приводит к кавитационному износу поверхности шара, эрозии седла и быстрому выходу арматуры из строя. Для регулирования потока следует применять специализированную регулирующую арматуру (регулирующие клапаны, дисковые поворотные затворы в режиме регулирования).

Какой привод выбрать для крана КШ.Ц.Ф?

Выбор привода зависит от требуемого способа управления:

• Ручной (рычаг или редуктор): Для редко переключаемой арматуры или на объектах без автоматизации. Редуктор (червячный или конический) необходим для DN150 и выше для снижения требуемого усилия.
• Электропривод: Для дистанционного и автоматического управления в составе АСУ ТП. Позволяет интегрировать краны в системы противоаварийной защиты (ПАЗ).
• Пневмопривод (пневмоцилиндр или пневмомотор): Применяется на взрывоопасных объектах или там, где есть источник сжатого воздуха. Отличается высокой скоростью срабатывания.
• Гидропривод: Для арматуры очень больших диаметров, где требуется огромный момент.

При выборе привода критически важно согласовать выходной момент привода с требуемым моментом для крана (указывается в паспорте), учитывая давление в системе.

Что означает маркировка на корпусе крана (например, 09Г2С-16-100)?

Это условное обозначение, которое может различаться у производителей, но обычно содержит:

• 09Г2С – марка материала корпуса (низколегированная сталь для работы при низких температурах).
• 16 – условное давление PN16.
• 100 – условный диаметр DN100.

Полная маркировка также включает товарный знак производителя, направление потока, дату изготовления, номер изделия и должно быть нанесено клеймо ОТК.

Требуется ли техобслуживание крана, если он постоянно находится в одном положении?

Да, требуется. Даже при отсутствии циклов переключения рекомендуется не реже одного раза в квартал (для ответственных систем) проверять состояние наружных поверхностей, соединений, а также выполнять профилактический цикл открытия-закрытия (на 2-3 оборота рукоятки или с помощью привода) для предотвращения «прихватывания» шара и сохранения работоспособности уплотнений штока.

Заключение

Кран шаровой фланцевый КШ.Ц.Ф является высоконадежным и универсальным типом запорной арматуры для магистральных и промышленных трубопроводов. Его конструкция с плавающим шаром и фланцевым присоединением обеспечивает высокую герметичность, удобство монтажа и ремонтопригодность. Правильный подбор крана по параметрам (DN, PN, материал, тип седла) в соответствии с условиями технологического процесса, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации являются ключевыми факторами для его длительной и безаварийной службы в системах энергетики, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.