Узнать цену

Введение в шаровой кран: конструктивные особенности, анализ отказов, применение

Введение в шаровой кран: конструктивные особенности, анализ отказов, применение

Введение в шаровой кран: конструктивные особенности, анализ отказов, применение

Апрель 18.2025

Шаровые краны, появившиеся в 1950-х годах, за несколько десятилетий быстро превратились в основную категорию клапанов. Самые ранние шаровые краны произошли от плунжерных кранов, в которых для управления потоком жидкости вместо плунжера использовался шар. Площадь прохода потока внутри клапана соответствует диаметру трубопровода, что позволяет жидкости проходить прямо через клапан с минимальным перепадом давления. Для работы от полностью открытого до полностью закрытого требуется всего 90° поворота штока клапана. Узел клапана состоит из нескольких различных компонентов, что упрощает его обслуживание и ремонт. Шаровые краны очень подходят для транспортировки жидкостей, таких как жидкости и газы. Однако, поскольку сиденья обычно изготавливаются из резины, нейлона или ПТФЭ, рабочая температура обычно ограничена ниже 200 °C. Для шламов, твердых частиц или высокотемпературных сред необходимо использовать металлические седла. Сегодня шаровые краны широко применяются в различных областях, таких как нефтехимия.
 
I.. Классификация шаровых кранов
1. По структуре: Классифицируются на плавающие шаровые краны и цапфовые шаровые краны в зависимости от опорного механизма.
2. По монтажу: Подразделяются на краны с верхним входом, боковым входом (цельные, двухкомпонентные, трехсекционные) и угловые шаровые краны в зависимости от способа установки шара.
3. По структуре мяча: включает в себя шаровые краны с интегральным шаром, сегментированным шаром и шаром с V-образным портом (арочный сегментный шар, эллиптический сегментный шар).
4. По проточному проходу: Классифицируется на двухходовые, трехходовые и четырехходовые шаровые краны.
5. По материалу сиденья: Делится на шаровые краны с мягким и жестким уплотнением в зависимости от материала внутренних частей (в основном седла).
6. По приведению в действие: включает ручные, пневматические, электрические и гидравлические шаровые краны.
7. По применению: Классифицируются на вакуумные шаровые краны, криогенные шаровые краны, высокотемпературные шаровые краны, шаровые краны с изолированной рубашкой и шаровые краны с коррозионной футеровкой.

Шаровые краны можно классифицировать по многим признакам. Наиболее распространенными категориями являются четыре: плавающие шаровые краны с мягким уплотнением, плавающие шаровые краны с жестким уплотнением, шаровые краны с цапфой с мягким уплотнением и шаровые краны с цапфой с жестким уплотнением, как показано на рисунке.
Fleyenda Flow Плавающий шаровой кран с мягким уплотнениемFleyenda Flow Плавающий шаровой кран с жестким уплотнением
Fleyenda Flow Фиксированный шаровой кран с мягким уплотнениемFleyenda Flow Фиксированный шаровой кран с жестким уплотнением

II.. Характеристики шаровых кранов

По сравнению с другими типами клапанов, шаровые краны имеют ряд преимуществ. Во-первых, они обладают высокой пропускной способностью. Шаровые краны доступны с уменьшенным и полным проходом, и независимо от конструкции, они, как правило, имеют низкий коэффициент сопротивления потоку. Во-вторых, они обеспечивают быструю и простую эксплуатацию. Как правило, поворота штока клапана на 90° достаточно для полного открытия или закрытия клапана, что обеспечивает быстрое срабатывание. Кроме того, шаровые краны оснащены конструкцией штока с защитой от выброса для обеспечения более безопасного использования и технического обслуживания.

Основные характеристики шаровых кранов с мягким уплотнением
1. Шаровые краны с мягким уплотнением обычно имеют высокую конструкцию прямого монтажа с регулируемым скрытым сальником. Сальник можно регулировать без разборки цилиндра или каких-либо других компонентов.
2. Хорошая герметизация: в настоящее время большинство седел шаровых кранов с мягким уплотнением изготовлены из неметаллических эластичных материалов, что обеспечивает отличные возможности отключения и отсутствие утечек.
3. Огнезащитная конструкция: В соответствии с требованиями к проектированию AP1607, шаровые краны с мягким уплотнением имеют пожаробезопасную конструкцию: два уплотнения — одно мягкое седло и одно металлическое опорное седло. Даже в случае пожара клапан сохраняет поддержку и герметичность, предотвращая утечку.
4. Антистатическое устройство: шток клапана оснащен двумя проводящими маленькими стальными шариками. Эти шары поддерживают постоянный контакт с корпусом клапана и шаром под действием силы, что позволяет сбрасывать статическое электричество, возникающее при столкновении жидкости во время работы.
5. Конструкция седла с автоматическим сбросом: эта конструкция предотвращает взрывное повышение давления остаточной жидкой или газовой среды внутри полости клапана из-за повышения температуры, когда клапан полностью закрыт или полностью открыт.
6. Длительный срок службы: неметаллические седла, такие как ПТФЭ, обеспечивают хорошую самосмазку, что приводит к низкому трению и износу шара. Усовершенствованные процессы изготовления шариков снижают шероховатость поверхности, увеличивая срок службы клапана.

Основные характеристики шаровых кранов с жестким уплотнением
1. В шаровых кранах с жестким уплотнением используются высокоточно обработанные шары и седла. В зависимости от области применения, поверхности шариков и седла имеют твердое покрытие из таких материалов, как сплав на основе кобальта, сплав на основе никеля или покрытие из карбида вольфрама, что обеспечивает превосходную износостойкость.
2. Эффективность уплотнения: уникальный процесс шлифовки гарантирует, что поверхности шара и седла достигают высокой округлости и гладкости, что приводит к герметичному уплотнению и потенциально нулевой утечке.
3. Эластичная уплотнительная структура: предотвращает заклинивание клапана из-за теплового расширения при высоких температурах, обеспечивая гибкую работу даже в условиях высоких температур.
4. Применимость: подходит для жидкостей, содержащих твердые частицы или суспензии при различных температурах и давлениях.

III.. Проектирование и расчет шаровых кранов
1) При проектировании шарового крана необходимо предварительно подтвердить диаметр шарового крана d: диаметр шарового канала делится на два типа: неуменьшенный и уменьшенный диаметр:

Неуменьшенный диаметр: d равен диаметру канала корпуса клапана, указанному в соответствующих стандартах
Уменьшенный диаметр: обычно d=0,78 от диаметра канала корпуса клапана, указанного в соответствующих стандартах. В настоящее время его переходная секция лучше всего проектируется как переходная часть под углом конуса, чтобы сопротивление потоку не увеличивалось.

2) После определения диаметра нужно определиться с радиусом шара. Как правило, используется R= (0,75 ~ 0,95) d. Для малых диаметров расчет принимает относительно большое значение для R, и наоборот. Для того, чтобы поверхность шара могла полностью покрыть уплотнительную поверхность седла клапана, после выбора диаметра шара его необходимо проверить по следующей формуле:DМин=√D12+ √d2

DМин: минимальный расчетный диаметр шара
D1: наружный диаметр контактной поверхности седла клапана
d: диаметр отверстия для шарового канала
D: фактический диаметр шара

3) Определение толщины стенки корпуса клапана (мы в основном следуем стандартам ASME) Формула расчета толщины стенки: SB=S'B+C

СБ: фактическая толщина стенки
С'Б: расчетная толщина
C: Коррозионная кромка

При определении расчетной толщины S'B учитывайте фактическое давление, температурные условия и свойства материала. Как правило, стандарт ASME B16.34 предусматривает определенный метод расчета толщины стенки.

4) Формула расчета относительного давления между шаром и седлом крана:qМФ

qМФ: требуемое относительное давление уплотнительной поверхности
q: расчетное относительное давление уплотнительной поверхности
[в]: допустимое относительное давление уплотнительной поверхности

5) Расчет укорачивания вращения шарового крана: М=Мm+Мt+ Мu+ Мo

M: общий крутящий момент
Mm: момент трения между уплотнением седла клапана и шаром
Mt: момент трения между штоком клапана и сальником
Mu: момент трения между плечом штока клапана и упорной шайбой
Mo: момент трения между штоком клапана и уплотнительным кольцом.

6) Расчет прочности штока клапана:
Напряжение кручения в месте соединения штока клапана с шаром τN1= М/з1≤ [τ]
Напряжение кручения в месте соединения между штоком клапана и приводом τN2= М/з2≤ [τ]

M: общий крутящий момент
w1: коэффициент кручения сечения штока клапана в месте соединения с шаром
w2: коэффициент кручения секции штока клапана в месте соединения с приводом
[τ] :Допустимое напряжение скручивания материала.

IV.. Анализ утечек шаровых кранов
Утечку шарового крана можно разделить на внешнюю и внутреннюю. Внешние утечки часто приводят к потере сырья и энергии, загрязнению окружающей среды и потенциальным опасностям, таким как пожар, взрыв или отравление, что приводит к значительным экономическим потерям.

Причины внешних протечек:
1. Корпус клапана: обычно вызван дефектами литья, такими как поры или песчаные отверстия, что приводит к утечке средней среды. Обычно обнаруживается при гидравлических испытаниях.
2. Соединения: утечка в корпусе клапана, боковых соединениях корпуса или в соединениях корпуса клапана с фланцевыми соединениями трубопровода. Обычно это вызвано такими проблемами, как неправильный тип, материал или размер прокладки, плохое качество уплотнительной поверхности фланца или чрезмерные внешние нагрузки на соединительные болты.
3. Шток клапана: часто из-за неправильной конструкции или выбора материала, что приводит к заклиниванию штока клапана в определенном положении, что препятствует надлежащему закрытию и приводит к значительной утечке.
4. Сальниковый ввод: вызван ослаблением сальника, недостаточной герметизацией, неправильным типом или качеством упаковки, а также старением или износом упаковки.

Причины внутренней утечки:
1. Проектирование и производство: Проблемы, вызывающие ненадлежащую герметизацию и утечку среды, как правило, из-за просачивания или небольшого непрерывного разряда.
2. Повреждение во время обращения: повреждение уплотнительной поверхности шара или седла во время производства, транспортировки, осмотра, установки или использования, приводящее к утечке.
3. Твердые частицы в среде: Твердые примеси в среде, вызывающие неправильное закрытие клапана и утечку среды, начиная от небольшой просачивания и заканчивая большой скоростью потока.

Применение шаровых кранов
Благодаря своим многочисленным преимуществам, шаровые краны находят широкое применение. Рекомендуется для систем, требующих двухпозиционной регулировки, строгой герметизации, суспензии, износостойкости, полнопроходных каналов потока, быстрой работы, отключения под высоким давлением (большой перепад давления), низкого уровня шума, минимального испарения и утечки, низкого рабочего крутящего момента и низкого сопротивления жидкости.

V.. Как правильно выбрать шаровой кран для различных областей применения:
- Городские газопроводы: фланцевые или резьбовые плавающие шаровые краны.
- Кислородные трубопроводы в металлургии: Строго обезжиренные шаровые краны.
- Линии пищевой промышленности: полированные шаровые краны санитарного класса.
- Магистральные трубопроводы в нефтегазовой отрасли: полнопроходные сварные шаровые краны, заглубленные под землю.
- Управление V-образными отверстиями: шаровые краны с V-образными отверстиями для некоторой регулировки.
- Нефтехимическая, нефтеперерабатывающая промышленность и энергетика: шаровые краны с мягким уплотнением для систем, работающих при температуре ниже 200 °C, и шаровые краны с жестким уплотнением для систем с температурой выше 200 °C.

В заключение следует отметить, что шаровые краны широко используются, и их глобальное предложение ежегодно увеличивается. Тенденция развития включает в себя высокую температуру, высокое давление, большой диаметр, высокую герметичность, длительный срок службы, отличную регулировку и многофункциональность. Благодаря своей коррозионной стойкости, легкому весу и экономичности, они частично заменили задвижки, шаровые клапаны и регулирующие клапаны. Ожидается, что с развитием технологии шаровых кранов в обозримом будущем их использование в таких отраслях, как целлюлозно-бумажная промышленность, транспортировка природного газа, нефтепереработка и атомная энергетика, значительно расширится.
  Fleyenda специализируется на разработке, производстве и поставке продукции высшего уровня, обеспечивая при этом исключительное обслуживание клиентов. Наш ассортимент продукции включает в себя различные клапаны, такие как ручные клапаны, электрические клапаны, пневматические клапаны и аксессуары для клапанов регулирования потока. Эти клапаны предназначены для удовлетворения потребностей различных отраслей промышленности, включая нефтехимическую и химическую, нефтегазовую, водоснабжение и водоотведение, фармацевтику и биотехнологии, а также новые энергетические отрасли.

Не стесняйтесь обращаться к нам для получения подробной информации о клапанах и последних расценках на клапаны. Профессиональная команда Fleyenda поможет вам найти идеальные решения для ваших приложений.
  • Общественный:

Последние новости

Свежий пост

Категории

Теги

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПРОДУКТЫ

DIN GB Фланцевый электрический шаровой кран с фторсодержащей футеровкой из ПТФЭ

DIN GB Фланцевый электрический шаровой кран с фторсодержащей футеровкой из ПТФЭ

Двухходовой шаровой кран Fleyenda с фторсодержащей футеровкой из ПТФЭ соответствует стандартам GB/DIN/ANSI/JIS. Корпус клапана облицован импортным фторсодержащим материалом, который обладает хорошей коррозионной стойкостью и износостойкостью. Вал
Подробнее+
Fleyenda Square Port Ножевая задвижка

Fleyenda Square Port Ножевая задвижка

 
Подробнее+
DN50 - DN500 Фторсодержащий фторированный пневматический пневматический клапан

DN50 - DN500 Фторсодержащий фторированный пневматический пневматический клапан

Фланцевый пневматический поворотный затвор с фторсодержащей футеровкой специально используется для контроля коррозионных или высококоррозионных сред. Внутренняя поверхность корпуса клапана покрыта различными фторсодержащими пластиками до
Подробнее+
DN200 WCB Промышленная пневматическая задвижка с прямым ходом

DN200 WCB Промышленная пневматическая задвижка с прямым ходом

Клапан представляет собой низкоплатформенный подъемный полюс промышленного прямого хода пневматической задвижки (двухслойный цилиндр с буферным механизмом) и ручную с защитным механизмом (ручной и самоблокирующийся воздушный)
Подробнее+
FLE-QH-GAV Чугунная фланцевая многооборотная задвижка с электрическим приводом

FLE-QH-GAV Чугунная фланцевая многооборотная задвижка с электрическим приводом

Литая стальная жесткая однозадвижка клинового типа FLE-QH-GAV с электроприводом имеет простую конструкцию, небольшие габариты и относительно надежное использование. Он подходит для различных сред и напорных сред
Подробнее+
Этот веб-сайт использует файлы cookie для улучшения вашего опыта. Мы предполагаем, что вы согласны с этим, но вы можете отказаться, если Вы желаете. Печенье Параметры ПРИНИМАТЬ
Политика конфиденциальности и использования файлов cookie