Характеристики кранів, які застосовуються у системах газопостачання населених пунктів України
Кран пружинний муфтовий 11Б12бк (рисунок 2к) має конусну пробку, яка притискається до ущільнювальної поверхні корпусу пружиною. Зусилля пружини регулюється гвинтом кришки. Простір між кришкою і пробкою заповнюється мастилом. Для змащування ущільнювальних поверхонь крана і розбирання достатньо натиснути на ручку – пробка притиснеться до кришки, і мастило надійде в утворену щілину, покриваючи ущільнювальні поверхні. Крани 11Б12бк призначені для застосування на внутрішньо будинкових газопроводах природного і скрапленого вуглеводневого газу з температурою до 50 °С.
Кран натяжний муфтовий 11чЗбк (рисунок 3к) склада-ється з корпусу, конусної пробки, що закінчується хвостовиком із різьбою, на який нагвинчені гайки із шайбою. Натяжна гайка забезпечує притиснення притертих ущільнювальних поверхонь корпусу і пробки. При температурі навколишнього середовища понад 25 °С для натяжних кранів необхідно застосовувати термостійке мастило такого складу, %: гірський віск 50, циліндрова олія 40 і графітовий порошок 10. При температурі нижче 20 °С крани можна змащувати технічним вазеліном або солідолом.
1- корпус; 2 — ручка; 3 — пробка; 1-пробка, 2- шайба, 3- натяжна
4 — кришка; 5 – пружина гайка, 4-корпус
Рисунок 2к — Кран пружинний Рисунок 3к — Кран натяжний
муфтовий 11Б12бк. муфтовий 11ч3бк
Кран сферичний сальниковий муфтовий 11ч38п1 (рисунок 5к) складається з чавунного корпусу і пробки сферичної форми з круглим отвором діаметром, приблизно рівним внутрішньому діаметру газопроводу. Щільність затвора забезпечується двома ущільнювальними фторопластовими кільцями зі сферичною ущільнювальною поверхнею і гумовими прокладками. Корпус складається із двох частин, з’єднаних болтами. Кран має ручку й обмежувач повороту, який характеризується меншим гідравлічним опором. Кран може установлюватися на газопроводі у будь-якому робочому положенні.
1 — корпус; 2 — фторопластове кільце; 3 — кульова пробка;
4 – з’єднувальні болти; 5 — сальникова набивка; б — ручка;
7 — сальникова гайка; 8 – гумова прокладка
Рисунок 5к — Кран сферичний сальниковий муфтовий 11ч38п1
Кран сферичний сальниковий муфтовий 11Б24п (рисунок 6к) за конструкцією аналогічний крану 11ч38п1, але має менший діаметр прохідного отвору у сферичній пробці, порівняно з умовним діаметром: при Dy =40 діаметр отвору у пробці дорівнює 31мм, при Dy = 32 — 25 мм, при Dy = 25 – 18 мм, при Dy = 20 – 12 мм, при Dy=15 і Dy=10 – 8 мм.
Рисунок 6к — Кран сферичний сальниковий муфтовий 11Б24п
При высоких давлениях среды (выше 40 кГ/см2) на пробку крана действуют большие усилия, прижимающие пробку к уплотнительной поверхности корпуса («гнездо» — в коническом кране, «седло» — в шаровом). Усилие это возрастает пропорционально квадрату диаметра прохода. Поэтому при средних и больших проходах усилия управления краном резко увеличиваются. Кроме того, при высоких давлениях среды удельные давления на уплотнительных поверхностях возрастают до такил значений, при которых задирание контактирующих поверхностей при повороте становится серьезной опасностью. Чтобы ликвидировать эти недостатки, а также защитить уплотнительные поверхности от коррозии применяются краны со смазкой (рисунок 8к)
Без змащування (рисунок )
Специальная смазка через систему канавок принудительно подается на уплотнительные поверхности корпуса и пробки. Смазка эта должна обладать хорошей адгезией к металлу, большой вязкостью, достаточной пенетрацией, стабильностью свойств во всем диапазоне рабочих температур и хорошими антифрикционными свойствами, а также не вызывать коррозии уплотнения и не растворяться средой. Применение смазки снижает коэффициент трения на уплотнительных поверхностях, а следовательно, и усилия управления краном, предохраняет поверхности от задирания, а также и от коррозии, облегчает герметизацию затвора.
1 — болт для подачі мастила; 2 — центральний канал, 3 – кульковий
зворотний клапан; 4-6 — вертикальні та кільцеві канавки
Рисунок 8к — Кран конічний фланцевий зі змащуванням
1 – пробка; 2 — сальникова гайка; 3 — сальникова набивка; 4 – піднабивочна шайба; 5 — корпус, 6 — регулювальний болт; 7 — анкерний болт
Рисунок — Сальниковий конічний фланцевий кран
Обычные конусные краны надежно работают только в том случае, когда корпус и пробка (или только одна из этих деталей) изготовлены из бронзы, латуни или чугуна, обладающих хорошими антифрикционными свойствами. Однако для многих сред химической и нефтеперерабатывающей промышленности, обладающих коррозионными свойствами, возможно применение только кислотостойких сталей аустенитного класса. Эти стали обладают низкими антифрикционными свойствами и при повороте пробки в корпусе под давлением легко задираются. Для избежания опасности задирания создана конструкция крана, занимающего как бы промежуточное положение между краном и задвижкой (рисунок 10к).
1 — пробка, 2 — корпус, 3 — шпиндель, 4 – втулка з різзю, 5 — маховик,
6 — ручка, 7 — кришка
Рисунок 10к — Кран з пробкою, яка піднімається
Здесь пробка перед поворотом поднимается, отрываясь от уплотнительной поверхности (гнезда), затем поворачивается и вновь опускается. Таким образом исключается скольжение прижатых уплотнительных поверхностей друг по другу, а с ним и опасность задирания.
Совершенствование конструкций кранов шло и по другим путям. Прежде всего следует отметить цилиндрические и сферические краны. Конический затвор обладает рядом существенных недостатков: опасность заклинивания, трудность изготовления точно соответствующих друг другу по конусности корпуса и пробки и рядом других (подробнее достоинства и недостатки каждого типа кранов разобраны в гл. II). Краны с цилиндрическим затвором (рисунок 11к) не имеют указанных выше недостатков и в тех случаях, когда среда достаточно вязкая, с успехом могут заменять конические.
1 — корпус, 2 — пробка, 3 — кришка, 4 — сальник
Рисунок 11к – Кран з циліндричним затвором
Кран фланцевий зі змащуванням КС (рисунок 7к) називають самозмащувальним, що досягається таким: у систему канавок, що передбачені у пробці та корпусі, при вкручуванні болта 1 подається мастило з порожнини 2 у порожнину 5 під нижній торець пробки. Під тиском мастила пробка частково піднята, а утворена плівка мастила між пробкою і корпусом забезпечує щільність затвора і зменшує тертя при повороті пробки. Для змащування використовують спеціальну кальцієву пасту на касторовій олії. Ущільнювальна мембрана виготовляється із листової латуні або білої бляхи.
Крани КС-80 і КС-100 (рисунок 7к, а) мають накидні ключі, за допомогою яких пробка повертається на 90° і фіксується обмежувачем повороту. На виступі пробки нанесена стрілка, а на верхній кришці корпусу нанесені позначки: «О» (відкрито) і «З» ( закрито). Напрямок стрілки щодо букв показує положення отвору пробки. Кран КС-150 (рисунок 7к, б) має черв’ячну передачу, яка дає змогу повертати пробку на кут 90°. Регулювати зазор між пробкою і корпусом крана можна за допомогою болта 14, який через мембрану і кульку змінює положення пробки. Для доступу до регулювального болта необхідно зняти ковпак. Крім зазначених у табл. 9.22, у системах газопостачання застосовують інші крани: ЦАМА4-1, 11Б10бк1, 11Б1бк, 11Б6бк, 11с20бк, 11с320бк, 11с321бк, 11с722бк, 11с723бк, МА-39001, МА-30005, МА-30008, 14М-1, КТС, КТРП.
а — з ручним керуванням; б — з черв’ячною передачею
1 — болт для подачі мастила; 2, 5 — порожнини для змащування;
3 — ущільнювальна мембрана; 4 — корпус; 6 — пробка; 7 — регулювальний гвинт; 8 — обмежувач повороту; 9 — кульковий зворотний клапан;
10 — ручка; 11 — черв’ячна передача; 12 — опорна кулька; 13 — ковпак;
14 — регулювальний болт; I5 — кришка
Рисунок 7к — Кран фланцевий зі змащуванням типу КС
Серед запірних пристроїв трубопровідної арматури магістральних газопроводів в експлуатаційних умовах позитивні переваги одержали крани зі сферичними затворами.
Нижче наведені технічні характеристики кранів, що випускаються ОАО «Тяжпромарматура» (Росія).
Крани сферичні DN 50,80,10,150,200,300 мм PN 1,6 МПа.
Використовуються як запірний пристрій на технологічних лініях з транспортування неагресивного природного газу, нафтопродуктів, води і пари. Крани виготовляють з ручним керуванням для наземного установлювання у помірному кліматичному виконанні. Герметичність затвора кранів забезпечується притисканням «плаваючої» пробки з хромованою поверхнею до ущільнювальних кілець, виготовлених із елестомірного матеріалу. Корпус кранів виготовлений відливанням із вуглецевої сталі.
Технічні характеристики кранів такі:
— робочий тиск — 1,6 МПа;
— герметичність затвора за класом В (ГОСТ 9544-93);
— робоче середовище: серія МА39010 – неагресивний природний газ, нафтопродукти; серія МА39015 — вода, пара;
— температура робочого середовища:
— серія МА39010 — від мінус 40 оС до плюс 80 оС;
— серія МА39015 — до плюс 180 оС;
— температура навколишнього середовища: від мінус 45 оС
до плюс 50 оС;
— приєднання до трубопроводу: фланцеве;
— максимальне зусилля на рукоятці (маховику) крана до
250 Н;
— термін служби — не менше 25 років.
Конструктивні характеристики кранів виробництва ОАО «Тяжпромарматура” (рисунок 9.10) наведені у таблиці 1к.
1-корпус, 2-пробка, 3-шпиндель, 4-ущільнення затвора,
5-шпилька, 6,7,8- ущільнювальні кільця
Рисунок 9к — Крани сферичні виробництва
ОАО “Тяжпромарматура” (Росія)
Крани зі сферичними затворами мають різні конструктивні виконання, а саме: крани з плаваючою кулею (рисунок 12к); крани з плаваючими сідлами (рисунок 13к).
1 — корпус; 2 — фланець; 3 – сферичний затвор; 4 — кришка; 5 — шпиндель;
6 — втулка; 7 — сідло; 8 — ущільнення кулі; 9 — ущільнення шпинделя;
10 — болт; 11 — гайка; 12 — шпилька
Рисунок 12к — Сферичний кран із плаваючою кулею
1 — корпус; 2 — фланець; 3 — куля; 4 — кришка; 5 — шпиндель; 6 — направляюча вісь; 7 — контрсідло; 8 — сідло; 9 – полімерне ущільнення; 10 — тарілчаста пружина; 11 — шпонка; 12 — гвинт.
Рисунок 13к — Сферичний кран із плаваючими сідлами
Плаваюча куля передає тиск середовища на ущільнюючі кільця і вільно переміщається у з’єднанні з поворотним шпинделем.
Сферичні крани з плаваючими сідлами відрізняються тим, що сідла з кільцями притискаються до кулі тиском середовища або пружинами.
Виготовляються крани з регулюючими сідлами з послабленням притиску кілець при повороті, і з сідлами, які автоматично відводяться під час повороту кулі та інші. Деталі запірних пристроїв виготовляються з високовуглецевих хромистих і молібденових сталей. Матеріалами для ущільнень контактних поверхонь служать шкіра, гума, ебоніт, пластмаса та інші матеріали.
Крани із сферичними затворами менш чутливі до неточності виготовлення і забезпечують кращу герметичність.
Найбільш трудомісткими операціями при виготовленні кранів є механічна обробка та притирання ущільнюючих поверхонь корпусу, кулі, фланців.
Корпус крана, фланці, кришки виготовляють із вуглецевої сталі та спеціальних сплавів. Фланці, кришки та інші деталі до корпусу кріпляться за допомогою шпильок, а в кранах «Камерон»(Франція) та «Борзіг» (Німеччина) вони приварюються до корпусу. Крани цих заводів-виробників є нерозбірними і тому незручні при ремонтах.
Тип привода запірного пристрою застосовується в залежності від експлуатаційних умов крана. Крани з ручним приводом використовуються на трубопроводах з невеликим діаметром умовного проходу при малій кількості маніпуляцій «відкрито-закрито». В залежності від зусиль та швидкості перекриття використовуються механічні редуктори.
На трубопроводах великих діаметрів умовного проходу використовуються приводи — пневматичний, гідравлічний, електричний та ін. з різними схемами управління.
Крани підземного встановлення мають видовжений поворотний шпиндель, який змонтований у захисній колоні і закріплений на корпусі крана. На колоні кріпиться привод повороту затвора, трубки для подачі мастила до стику сфера-ущільнення і трубка витоків конденсату. Крани виготовляються однофланцевими і двохфланцевими.
Переваги зазначених кранів такі:
— висока надійність в експлуатації;
— швидке перекриття трубопроводу;
— низький гідравлічний опір;
— відсутність «застійних» зон у корпусі;
— можливість установлювання у будь-якому положенні;
— ущільнення затвора виконано із елестомірного матеріалу, що характеризується високими зносо- та ерозієстійкістю;
— малі габарити і маса;
— можливість заміни ущільнювальних елементів;
— тривалий термін експлуатації.