28.04.2017

За последние десятилетия развития рынка газовой запорной арматуры широкое распространение получили шаровые краны (КШ). Именно в эти годы КШ различных конструкций и изготовителей стали широко использовать взамен вентилей, затворов и задвижек устаревших конструкций. Это обеспечило резкое повышение надежности и безопасности эксплуатации, как самой арматуры, так и систем, в которых она устанавливалась, прежде всего – за счет обеспечения необходимых требований по герметичности и увеличению срока службы КШ, по сравнению с применявшимися ранее аналогами. Однако наряду с КШ в качестве запорной арматуры широкое применение находят также поворотные дисковые затворы (ЗД).

Так что же лучше, на какой тип арматуры следует ориентироваться проектировщикам и потребителям газораспределительного оборудования?

Однозначно ответить на этот вопрос достаточно сложно, так как все зависит от решаемых задач, условий эксплуатации и сложившихся предпочтений проектировщиков газораспределительных сетей и установок (ГРУ). Производители трубопроводной арматуры отвечают на этот вопрос по-своему, стараясь не ограничиваться выпуском только одного типа запорной арматуры и предлагая потребителям как шаровые краны, так и дисковые затворы. Для ответа на поставленный вопрос воспользуемся критериями, сформулированными ранее в статьях [1, 2], на примере продукции компании АДЛ, выпускающей и запорные поворотные затворы, и шаровые краны одновременно. При этом под запорной будем понимать трубопроводную арматуру, обеспечивающую в закрытом состоянии перекрытие трубопровода с обеспечением необходимого класса герметичности (для определенности – класса герметичности А по ГОСТ 9544, при котором протечки жидкости или газа через закрытую ТПА не допускаются).

Технические характеристики поворотных затворов «Гранвэл» представлены в таблице 1.

Наименование
Тип	ЗПНС	ЗПНЛ
Условный проход, DN	25—1400	25—1400
Корпус	Чугун серый	Чугун высокопрочный
Диск	Чугун высокопрочный	Нержавеющая сталь
Седло/уплотнение	NBR	NBR
Привод	Рычаг/РедукторПневмопривод/Электропривод	Рычаг/РедукторПневмопривод/Электропривод
Температура, оС	–10 …+85	–10 …+85
Давление, PN	16	10; 16

В таблице приведены складские позиции. Под заказ возможно исполнение с корпусом из стали или нержавеющей стали ЗПСС, температурой до – 40 ^оС. 

Технические характеристики полнопроходных шаровых кранов «Бивал» представлены в таблице 2.

Наименование
Серия	15	15	15
Давление, PN	40	40	25
Условный проход, DN	15-50	15-1200	15-1200
Корпус	Сталь углеродистая	Сталь углеродистая	Сталь углеродистая
Шар	Сталь нержавеющая	Сталь нержавеющая	Сталь нержавеющая
Материал уплотнения	PTFE+C;  NBR	PTFE+C;  NBR	PTFE+C;  NBR
Присоединение	Резьба/резьба Фланец/фланец	Сварка/сварка	Фланец/фланец
Привод	Рукоятка, голый шток	Рукоятка, голый шток	Рукоятка, голый шток
Температура, оС: - окружающей среды - рабочей среды	–45 … +40 –40 … +80	–45 … +40 –40 … +80	–45 … +40 –40 … +80

 Результаты сравнения, проведенного с использованием основополагающих критериев оценки, представлены в таблице 3. 

№ п/п	Критерии оценки		Шаровые краны	Дисковые поворотные затворы
1	Массогабаритные характеристики	Масса	-	+
		Габариты	-	+
2	Стоимость		-	+
3	Рабочая температура, оС	-20 … +85	+	+
		-40 … +60	+	+
4	Рабочее давление, МПа	До 1,6	+	+
		Более 2,5	+	-
5	Пропускная способность		+	-
6	Срок службы		+	+
7	Простота обслуживания		-	+
8	Периодичность обслуживания		+	-

Из представленной таблицы 3 видно, что ЗД существенно превосходят КШ по массогабаритным показателям и стоимости, особенно в сравнении с кранами шаровыми фланцевого исполнения. Это связано с тем, что затворы дисковые имеют в несколько раз меньшую строительную длину и устанавливаются преимущественно между фланцами подводящего и отводящего трубопроводов, благодаря чему значительно сокращаются осевые размеры установки, а также габариты и масса ГРУ. В большей степени это относится к шкафным ГРУ, а также к установкам, размещаемым в условиях ограниченного пространства, например, на судах или подвижном транспорте. Сокращаются не только габариты и масса, но и стоимость как за счет применения более дешевых затворы дисковые, так и за счет снижения затрат и материалов на изготовление самих шкафных установок. Особенно явно это проявляется при применении затворы дисковые с диаметром условного прохода от 100 мм и более.

Однако сказанное справедливо лишь по отношению к дисковым затворам и ГРУ общепромышленного применения, эксплуатируемых внутри отапливаемых помещений или в условиях ограниченных отрицательных температур. Это связано с физическими свойствами применяемых уплотнительных материалов. Обычно в затворы дисковые, работающих на природном газе, в качестве уплотнительного материала используется синтетический бутадиен-нитриловый каучук (NBR). Значение минимально допустимой температуры эксплуатации дисковых поворотных затворов с применением NBR, как например, «Гранвэл» (Компания АДЛ, Россия), SEAGULL (Испания), VPN Текфлай (TECOFI, Франция) и ряда других -40 ^оС, в то время как у шаровых кранов «Бивал» и аналогичных, выпускаемых другими производителями, минимально допустимая температура эксплуатации составляет -45 ^оС, а в специальном хладостойком исполнении -60 ^оС. Данное обстоятельство является основным ограничением по применению затворы дисковые в шкафных газораспределительных установках, работающих на природном газе в условиях холодного климата средней полосы России, Крайнего Севера и Западной Сибири без наличия обогрева или в исполнении ПГБ. Компания АДЛ так же производит трехэксцентриковые затворы «Стейнвал» с применением уплотнений на основе металла и графита. Однако следует отметить, что основная задача, стоявшая при разработке таких ЗД, состояла в первую очередь в увеличении рабочих температур до +200…+300 ^оС, нежели в обеспечении работоспособности при экстремально низких  температурах.

Что касается максимального рабочего давления и допустимого перепада давлений на запорном органе (шаре или диске), то и здесь КШ имеют  безусловное преимущество. Максимально допустимое рабочее давление КШ составляет 2,0 МПа и более, в то время, как у затворов дисковых этот параметр не превышает 1,6 МПа, а у ЗД с большими диаметрами условного прохода - и того меньше. Правда, в газораспределительных сетях среднего и низкого давления этот параметр не имеет решающего значения.

Пропускная способность полнопроходных КШ в открытом положении также выше, чем у ЗД. Это объясняется тем, что даже в полностью открытом положении запорный орган (диск) создает сопротивление потоку рабочей среды, уменьшая пропускную способность (К_v) по сравнению с КШ, примерно, на 10-15%.

Срок службы, например, лучших шаровых кранов «Бивал» достигает 25 лет без проведения капитального ремонта. ЗД с седловым уплотнением из NBR также имеют большой срок службы, но при условии замены раз (в зависимости от интенсивности эксплуатации) седлового уплотнения (манжеты) и уплотнения штока. И хотя замена седла и уплотнительных колец занимает не слишком много времени и не требует специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала, это все же связано с дополнительными затратами на проведение работ и остановку оборудования.

Дополнительно хотелось бы отметить следующие конструктивные особенности шаровых кранов «Бивал»:

• наличие хладостойкого исполнения, обеспечивающего работоспособность при температуре до -60 ^оС;
• оптимальные значения моментов открытия-закрытия шарового крана;
• уплотнение по шару с системой двойного прижима;
• наличие огнестойкого исполнения шарового крана, гарантирующего перекрытие потока  при пожаре;
• возможность аварийного ввода уплотнителя в узел штока и седлового уплотнения при разрушении;
• автоматический съем статического заряда (антистатическая конструкция);
• DBB (double block and bleed) - систему двойной блокировки и сброса давления;
• оригинальную конструкцию штока с защитой от «выброса» и с заменяемыми уплотнениями.

На основании изложенного можно констатировать:

• Наиболее перспективной областью применения дисковых затворов ЗД остаются ЖКХ, теплоэнергетика, гидротехнические сооружения, химическая и пищевая промышленность, газораспределительные установки низкого давления в условиях ограниченных температур (-25…+150 ^оС), давления до 1,6 МПа и диаметров условного прохода DN-25…1400.
• Для шаровых кранов КШ наиболее целесообразной сферой применения являются газораспределительные установки в шкафном и блочном исполнении, ГРУ высокого давления и газоперекачивающие станции, магистральные нефтепроводы и газопроводы в условиях низких температур (до -45 ^оС и ниже), давлений более 1,6 МПа, диаметров условного прохода DN-10…500.
• Шаровые краны КШ «Бивал», как обладающие высокими техническими показателями и отвечающие в полной мере предъявляемым требованиям, могут быть рекомендованы для широкого применения в газораспределительных сетях и установках.

Литература:

• Золотаревский С.А., Апарин Е.Л. «Шаровые краны или дисковые поворотные затворы: что лучше?» – Трубопроводная арматура и оборудование, 2011, №6, с. 69.
• Золотаревский С.А., Апарин Е.Л., «О перспективах применения дисковых поворотных затворов в шкафных газораспределительных установках» – Ежегодный сборник научно-технических статей, выпускаемый ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника», 2012 г.

За последние десятилетия развития рынка газовой запорной арматуры широкое распространение получили шаровые краны. Что же лучше, на какой тип арматуры следует ориентироваться проектировщикам и потребителям газораспределительного оборудования?