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

Кран шаровой КШ.Ц.П – это запорная трубопроводная арматура полнопроходной конструкции с цельносварным корпусом, предназначенная для установки на магистральных и технологических трубопроводах систем теплоснабжения, водоснабжения, а также других сред в энергетике и ЖКХ. Аббревиатура расшифровывается как Кран Шаровой, Цельнолитой корпус, Приварной. Данный тип арматуры характеризуется высокой надежностью, полной герметичностью и предназначен для долговременной эксплуатации без технического обслуживания.

Конструктивные особенности кранов КШ.Ц.П

Конструкция крана КШ.Ц.П радикально отличается от кранов с фланцевым или муфтовым присоединением. Основные элементы:

• Цельнолитой сварной корпус: Корпус изготавливается методом литья из углеродистой или низколегированной стали (сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н9Т и др.). Патрубки крана имеют подготовленные под приварку торцы. После установки крана на трубопровод выполняются сварные соединения, что обеспечивает абсолютную герметичность стыка и исключает необходимость обслуживания уплотнений фланцев.
• Шаровой затвор: Запорный элемент – шар со сквозным цилиндрическим отверстием, равным условному проходу (DN). Изготавливается из высокопрочной коррозионностойкой стали, часто с хромированным или другим износостойким покрытием для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
• Уплотнительные седла: Устанавливаются в корпусе по обе стороны от шара. Изготавливаются из полимерных материалов, стойких к температуре и давлению рабочей среды: фторопласт (PTFE), армированный фторопласт, RPTFE, терморасширенный графит. Обеспечивают герметичность в закрытом положении.
• Шпиндель (шток): Передает усилие от привода или рукояти к шару. Имеет систему уплотнений, предотвращающих утечку среды вдоль оси. В ответственных моделях выполняется антивырывной конструкции.
• Привод: Управление краном осуществляется вручную (рычажный или редукторный механизм) или с помощью накладного электропривода, пневмопривода, гидропривода для дистанционного и автоматического управления.

Область применения и рабочие среды

Краны КШ.Ц.П применяются на объектах, где требуется высокая надежность и герметичность, а также на трубопроводах, не предполагающих частой разборки.

• Магистральные и распределительные тепловые сети (подающая и обратная линии).
• Технологические трубопроводы котельных, ТЭЦ, атомных и гидроэлектростанций.
• Магистрали водоснабжения (горячая и холодная вода).
• Трубопроводы с нейтральными газами, нефтепродуктами.

Рабочие среды: вода, пар, конденсат, теплоносители (вода и пар на основе гликолей), природный газ, нефть. Не предназначены для абразивных сред и сред, вызывающих интенсивную коррозию выбранных материалов.

Технические характеристики и параметры выбора

Основные параметры для подбора крана КШ.Ц.П регламентируются ГОСТ 28343-89 «Краны шаровые для трубопроводов. Технические условия» и другими отраслевыми стандартами.

Таблица 1. Основные технические характеристики кранов КШ.Ц.П

Параметр	Значения / Описание	Примечание
Условный диаметр (DN)	от 50 мм (DN50) до 1200 мм (DN1200) и более	Наиболее распространенный ряд: DN50, DN65, DN80, DN100, DN125, DN150, DN200, DN250, DN300, DN350, DN400, DN500, DN600, DN700, DN800, DN900, DN1000, DN1200.
Условное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160	Для тепловых сетей наиболее характерны PN16 и PN25. PN40 и выше – для технологических трубопроводов высокого давления.
Рабочее давление	Зависит от PN и температуры среды. Определяется по паспорту изделия.	С повышением температуры допустимое давление снижается.
Рабочая температура	От -40°C до +200°C (для стандартного исполнения с фторопластовыми седлами).	Существуют криогенные (до -196°C) и высокотемпературные (до +300°C и выше с металлическими седлами) исполнения.
Климатическое исполнение	У, УХЛ, ХЛ, Т по ГОСТ 15150.	Определяет стойкость к атмосферным условиям.
Материал корпуса	Сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н9Т, 10Г2ФБЮ, 15ГС, 17Г1С и др.	Выбор зависит от рабочей среды, давления и требований к коррозионной стойкости.
Тип управления	Рычаг, редуктор (механический), электропривод, пневмопривод, гидропривод.	Выбор зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источника энергии и степени автоматизации.
Строительная длина	Соответствует ГОСТ 28343-89 или ТУ производителя.	Важный параметр для монтажа. Как правило, меньше, чем у фланцевых аналогов.

Преимущества и недостатки кранов КШ.Ц.П

Преимущества:

• Абсолютная герметичность соединения с трубопроводом: Сварное соединение исключает протечки через фланцевые уплотнения.
• Высокая надежность и долговечность: Отсутствие разъемных соединений в корпусе и контакта среды с атмосферой минимизирует точки потенциальных отказов.
• Компактность и малая строительная длина: По сравнению с задвижками и фланцевыми кранами.
• Полнопроходность: Практически нулевое гидравлическое сопротивление в открытом положении.
• Простота управления и обслуживания: Быстрое открытие/закрытие (1/4 оборота), не требуют технического обслуживания в течение всего срока службы.
• Возможность подземной бесканальной прокладки: Благодаря сварному соединению и антикоррозионному покрытию.

Недостатки:

• Сложность демонтажа: Требуется резка трубопровода, что делает замену трудоемкой.
• Невозможность ремонта в полевых условиях: При выходе из строя внутренних элементов (шар, седла) кран подлежит замене целиком.
• Требования к квалификации монтажников: Необходимость выполнения качественных сварных швов с последующим контролем (УЗК, рентген).
• Ограничение по температуре для полимерных седел: Обычные фторопластовые седла не работают при температурах выше +200°C.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж крана КШ.Ц.П должен выполняться в соответствии с проектной документацией, ПБ 03-75-94 «Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» и инструкцией производителя.

• Подготовка: Проверить маркировку, отсутствие повреждений. Убедиться, что кран полностью открыт. Очистить патрубки крана и концы труб от загрязнений.
• Прихватка и центровка: Кран устанавливается в разрыв трубопровода, выравнивается по оси и прихватывается сваркой в нескольких точках.
• Сварка: Выполняется непрерывный круговой сварной шов. Для ответственных объектов применяется аргонодуговая сварка (TIG) корневого шва с последующей ручной дуговой сваркой (MMA). Обязателен контроль качества швов.
• Защита от перегрева: Во время сварки необходимо защитить полимерные седла и уплотнения шпинделя от теплового воздействия. Используются теплоотводящие пасты или влажные хлопчатобумажные ткани.
• Эксплуатация: Кран предназначен только для полного открытия или закрытия. Не допускается использование для регулирования потока (дросселирования), так как это приводит к кавитационному износу седел и шара. Перед вводом в эксплуатацию трубопровод должен быть продут для удаления окалины и мусора.
• Обслуживание: Плановое техническое обслуживание сводится к визуальному контролю состояния антикоррозионного покрытия, проверке легкости хода и герметичности затвора. Смазка шарнирных соединений рычажного механизма – по необходимости.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кран КШ.Ц.П принципиально отличается от крана КШ.Ф.П (фланцевого)?

Основное отличие – тип присоединения к трубопроводу. КШ.Ц.П имеет патрубки под приварку, КШ.Ф.П – фланцы по ГОСТ или ASME. Фланцевый кран позволяет производить быстрый демонтаж с помощью болтового соединения, но требует периодической подтяжки фланцев и замены прокладок. Сварной кран неразъемный, но абсолютно герметичный и не требует обслуживания стыка.

Как правильно выбрать материал корпуса крана для тепловой сети?

Для сетей горячего водоснабжения и тепловых сетей с температурой до +150°C и давлением до 2,5 МПа (PN25) наиболее распространена сталь 20 или 09Г2С. Сталь 09Г2С (низколегированная) предпочтительнее для наружной прокладки и при отрицательных температурах окружающей среды из-за лучших показателей по хладноломкости. Для сред с повышенными требованиями по коррозионной стойкости (например, обессоленная вода) может применяться нержавеющая сталь 12Х18Н9Т.

Что означает маркировка, например, КШ.Ц.П.100-25-20?

Расшифровка: Кран Шаровой, Цельнолитой корпус, Приварное соединение. Условный проход – 100 мм (DN100). Условное давление – 25 кгс/см² (PN25). Материал корпуса – сталь 20.

Можно ли устанавливать кран КШ.Ц.П в любом пространственном положении?

Да, установка допускается в любом положении (горизонтально, вертикально, шпинделем вниз или вверх). Однако рекомендуется избегать положения, при котором шпиндель направлен вниз, так как в этом случае в полости под шпинделем может скапливаться грязь. Предпочтительное положение – шпинделем вертикально вверх или горизонтально.

Какой привод выбрать: редукторный или электрический?

Выбор зависит от задачи:

• Ручной рычаг: Для кранов малых диаметров (до DN150) и при редких переключениях.
• Редуктор (механический): Для кранов больших диаметров (от DN200), где усилие на рукояти слишком велико. Позволяет управлять вручную с меньшим усилием, но медленнее.
• Электропривод: Для дистанционного, автоматического или аварийного управления в составе АСУ ТП. Обязателен для кранов, расположенных в труднодоступных местах или требующих частых/быстрых переключений.

Что делать, если кран КШ.Ц.П заклинило и он не проворачивается?

Не применять чрезмерное усилие на рычаге или ключе – это может привести к поломке шпинделя. Основные причины: попадание твердых частиц в зону седел, коррозионное задирание шара, деформация седел из-за перегрева при сварке. Необходимо попытаться несколько раз слегка пошатать кран в открывающем направлении. Если не помогает – кран подлежит замене. Для предотвращения таких ситуаций обязательна промывка трубопровода перед вводом в эксплуатацию.

Существуют ли краны КШ.Ц.П с дренажными и продувочными устройствами?

Да, существуют модификации с дополнительными присоединениями для установки дренажных или продувочных клапанов (штуцеров). Это позволяет опорожнять участок трубопровода или контролировать герметичность затвора под давлением. Наличие и тип дополнительных устройств указывается в заказе.

Заключение

Кран шаровой КШ.Ц.П является ключевым элементом современных магистральных и технологических трубопроводов в энергетике и ЖКХ, где приоритет отдается надежности и герметичности на весь срок службы. Его выбор, основанный на корректном расчете рабочих параметров (давление, температура, среда) и соблюдение технологии монтажа, гарантируют безотказную работу арматуры в течение десятилетий. Понимание конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений данной арматуры позволяет проектировщикам и эксплуатационному персоналу принимать обоснованные технические решения, обеспечивающие безопасность и эффективность трубопроводных систем.