В промышленных трубопроводных системах шаровые краны и запорные вентили являются двумя наиболее распространёнными элементами управления. Оба типа способны регулировать и перекрывать поток жидкости, однако они существенно различаются по конструкции, принципу работы и области применения.

Если вы когда-либо колебались между выбором шарового или проходного крана при проектировании или обслуживании гидравлической системы, эта статья поможет вам принять более четкое и обоснованное решение.

Структура и принцип работы

Основным компонентом шарового крана является сферический диск со сквозным отверстием. Поворот шара на 90 градусов позволяет быстро открыть или закрыть поток. Его конструкция относительно проста, а прямоточный путь потока обеспечивает очень низкое гидравлическое сопротивление.

В проходном клапане, напротив, используется диск, который перемещается вверх и вниз вдоль оси седла клапана. При вращении штока диск постепенно прижимается к седлу или отходит от него, тем самым регулируя расход.

Суммируя:

● А шаровой клапан представляет собой поворотный клапан, обеспечивающий быстрое открытие и закрытие.

● Шаровой клапан — это клапан линейного перемещения, обеспечивающий более точное регулирование расхода.

Характеристики потока и эффективность управления

Что касается управления жидкостью, то различия между двумя клапанами весьма существенны.

Шаровой кран позволяет жидкости проходить практически прямолинейно, не меняя направления. Внутренний путь потока линейный, что обеспечивает очень низкое гидравлическое сопротивление. Это делает его идеальным для применений, требующих быстрого открытия и закрытия, например, аварийного отключения или систем с частым срабатыванием.

Однако, поскольку шаровой кран открывается и закрывается практически мгновенно, он не подходит для точного регулирования расхода. Это может привести к износу уплотнительных поверхностей или возникновению вибрации.

Шаровой клапан, напротив, обеспечивает точную регулировку расхода. Его диск можно установить в положение с любой степенью открытия, что позволяет операторам точно регулировать как расход, так и давление. Недостатком является более сложная конструкция и тот факт, что жидкость должна менять направление при прохождении через клапан, что приводит к большему перепаду давления и сопротивлению потоку.

В итоге:

● Шаровой кран: Низкое сопротивление потоку, быстрое срабатывание, не подходит для дросселирования.

● Шаровой клапан : Точное управление потоком, более высокое сопротивление потоку, более медленная работа.

Эффективность и обслуживание герметизации

В шаровом кране обычно используется мягкое уплотнение, например, из ПТФЭ, которое обеспечивает отличную герметичность и исключает утечки. Это позволяет широко использовать его в системах с газом, паром и жидкостями, где надёжное уплотнение имеет решающее значение.

При оснащении шаровым краном конструкции с металлическим седлом он также может выдерживать условия высоких температур и высокого давления.

С точки зрения обслуживания компактная конструкция и небольшое количество компонентов делают разборку и сборку очень удобными.

В то же время, шаровой клапан обычно имеет уплотнительные поверхности типа «металл-металл», способные выдерживать более высокие температуры и давления. Однако при частой эксплуатации эти уплотнительные поверхности подвержены износу.

Во время планового технического обслуживания важно регулярно осматривать диск и седло на предмет наличия признаков истирания или повреждений.

Сравнение сценариев применения

Шаровые краны широко используются в системах транспортировки жидкостей в нефтегазовой, химической и фармацевтической промышленности. Они особенно подходят для применений, требующих быстрого открытия/закрытия, низкого перепада давления и герметичности, например, в системах аварийного отключения, газопроводах и трубопроводах для транспортировки жидкостей.

Шаровые клапаны чаще всего используются в паровых системах, системах охлаждающей воды и других технологических линиях, требующих точного управления расходом и регулирования давления. Они надежно работают в условиях высоких температур и давления.

Суммируя:

● Если приоритетами вашей системы являются быстрое срабатывание и низкое сопротивление потоку, выбирайте шаровой кран.

● Если для вас важны точность регулирования и устойчивость к высоким температурам/давлениям, лучшим вариантом будет шаровой клапан.

Срок службы и рабочий крутящий момент

Для открытия или закрытия шаровых кранов требуется всего лишь поворот на 90°, что обеспечивает низкий крутящий момент и длительный срок службы. Они особенно хорошо подходят для автоматизированных систем управления.

Шаровые клапаны имеют более длинный ход и требуют большего рабочего усилия, но их прочная конструкция позволяет им выдерживать частые операции регулирования и контроля расхода.

Заключение

При выборе между шаровым краном и запорным клапаном необходимо учитывать конкретные условия эксплуатации, такие как свойства жидкости, температура, давление и частота срабатывания.

Шаровые краны известны своим низким сопротивлением потоку и быстрым открытием/закрытием, в то время как запорные клапаны играют важную роль в промышленных системах благодаря точному управлению потоком и способности выдерживать высокое давление.

Правильный выбор клапана не только влияет на эффективность системы, но и оказывает существенное влияние на долгосрочные расходы на техническое обслуживание и безопасность.

Вопросы и ответы (часто задаваемые вопросы)

В1: Можно ли использовать шаровой кран для регулирования расхода?

А: Не рекомендуется. Шаровые краны предназначены в первую очередь для регулирования потока. Длительное частичное открытие может привести к повреждению уплотнения или вибрации.

В2: Может ли шаровой клапан полностью перекрыть подачу жидкости?

А: Да. В закрытом положении диск шарового крана плотно прижимается к седлу, обеспечивая надёжную герметизацию. Однако это не обеспечивает нулевой утечки, как у шарового крана с мягким седлом.

В3: Какой клапан больше подходит для высокотемпературных применений?

А: Шаровые краны, как правило, лучше подходят для условий высоких температур и давления, поскольку в них часто используются уплотнения типа «металл-металл». Шаровые краны с мягкими уплотнениями могут выйти из строя при повышенных температурах.

В4: Какой клапан рекомендуется для автоматизированных систем?

А: Рекомендуется использовать шаровые краны. Их конструкция с поворотом на 90° обеспечивает простоту эксплуатации при низком крутящем моменте, что делает их пригодными для интеграции с электрическими или пневматическими приводами.