20.11.2012

Манометры и напоромеры (группа манометров, предназначенных для измерения малых избыточных давлений, разрежений и перепадов давления) находят самое широкое применение в системах газораспределения и газопотребления. Без них не обходится ни одна газорегуляторная установка и ни одна газовая котельная. Поскольку данные приборы контролируют давление природного газа — среды с повышенной взрыво- и пожароопасностью, к надежности их работы вполне обоснованно предъявляются повышенные требования.

Одно из указанных требований сформулировано в Правилах безопасности систем газопотребления и газораспределения [1] и гласит: «перед каждым манометром должна быть предусмотрена установка трехходового крана или аналогичного устройства для проверки и отключения манометра». Из указанного требования естественным образом следует запрет на установку манометров (напоромеров) газовых систем без предвключенной запорной арматуры, а также на установку двухходовых кранов, которые могут отключить соответствующий манометр (напоромер) от газовой линии, но не разгрузить его. Это связано с тем, что газовые манометры в рабочем состоянии постоянно испытывают воздействие пульсаций газа в трубопроводах, особенно сильных в моменты срабатывания газовых клапанов, и периодического включения/выключения газопотребляющего оборудования, например, газовых котлов, подавляющее большинство которых работает в импульсном режиме. Соответственно, происходит интенсивный износ не только чувствительного элемента (ЧЭ) — трубки Бурдона, измерительного сильфона или мембранной коробки, но и трибко-секторного механизма, преобразующего линейное перемещение упругого ЧЭ в круговое движение показывающей стрелки. В результате, со временем погрешность показаний манометра начинает существенно превышать допустимый предел для данного средства измерения. Защита ЧЭ манометров (напоромеров) нужна также для того, чтобы свести к минимуму вероятность разрушения ЧЭ в результате длительного воздействия на него пульсирующего давления в процессе эксплуатации, последствиями которого может стать нарушение герметичности газового оборудования и создание крайне опасной аварийной ситуации.

Другой целью установки трехходовых кранов или аналогичных устройств перед манометрами (напоромерами) является обеспечение возможности оперативной замены указанных приборов (в случае выхода из строя, для проведения очередной поверки и т. д.) без остановки самой газовой установки, что сделать при использовании двухходовых кранов крайне проблематично.

Однако традиционно используемые до недавнего времени трехходовые краны, так называемого, пробкового типа имеют устаревшую и потенциально ненадежную конструкцию: их полную герметичность, как правило, можно обеспечить только при низких давлениях и в течение ограниченного срока. Это связано с тем, что, в связи с высокой текучестью природного газа, герметичность кранов указанной конструкции может быть обеспечена только с применением консистентной смазки, которая с течением времени (от нескольких месяцев до 1—2 лет) высыхает. Соответственно, краны данного типа нуждаются в систематическом техническом обслуживании, что практически нереализуемо в случае их применения в составе газорегуляторных пунктов (ГРП), особенно домовых ГРП, предназначенных для подачи газа стабильного давления в индивидуальные жилые дома.

Считаем необходимым здесь отметить, что данный путь развития газораспределительных сетей — доведение среднего давления до каждого жилого дома, с последующим понижением давления газа до требуемого в индивидуальном (домовом) ГРП — в настоящее время является приоритетным во многих регионах страны, т.к. только таким путем можно обеспечить стабильное давление газа, необходимое для штатной работы современного газорегуляторного оборудования. Однако это, в свою очередь, предъявляет чрезвычайно высокие требования к надежности работы входящих в состав таких ГРП устройств. На обеспечение данных требований направлен, в частности, отраслевой стандарт СТО ГАЗПРОМРЕГИОНГАЗ 7.1-2011 [2], введенный в действие приказом ОАО «Газпромрегионгаз» от 30.12.2010 г. № 657 с 30.12.2010 г. и регламентирующий технические требования к материалам, оборудованию и технологическим схемам блочных газорегуляторных пунктов, шкафных пунктов редуцирования газа, в п. 8.1.2 которого записано: «недопустимо применение натяжных пробковых кранов, в том числе трехходовых пробковых кранов, перед манометрами».

Трехходовые краны имеют и еще один потенциальный недостаток — отсутствие, так называемой, «защиты от дурака»: из практики известно много случаев, когда после периодического обслуживания трехходовые краны оставались в положении, когда манометры (напоромеры) были подключены к рабочему давлению, быстро выходили из строя и требовали замены.

Указанных недостатков лишены, так называемые, кнопочные краны VE2 и VE3, впервые предложенные для этих целей фирмой AZ Industrietechnik GmbH, Германия [3], которые в дальнейшем стали выпускаться еще целым рядом производителей, например, итальянскими фирмами Caleffi и Icma. Указанные краны выпускаются в нормально закрытом (НЗ) исполнении. При не нажатой кнопке манометр (напоромер) отключен от газовой магистрали и соединен с атмосферой. Для периодического контроля за давлением газа необходимо нажать на кнопку до упора. При этом манометр отключается от атмосферы и подключается к газовой магистрали и измеряет давление газа. Далее при отпускании кнопки под действием пружины шток кнопочного крана возвращается в первоначальное положение, вновь подключая манометр (напоромер) к атмосфере.

Однако все перечисленные кнопочные краны имеют другой принципиальный недостаток: их латунные корпуса выполнены методом литья, точно также как и у большинства шаровых кранов сантехнического назначения. А значит, всегда существует потенциальная опасность наличия в металле, из которого они изготовлены, литьевых пор и микротрещин.

Безусловно, авторитетный немецкий производитель, также как и другие производители аналогичных изделий подвергают указанные краны достаточно строгому контролю, проверяют их испытательным давлением, существенно превосходящим рабочее. Но кто может поручиться, что в процессе монтажа недостаточно квалифицированный монтажник не применит уплотнительный материал для герметизации резьбового соединения в избыточном количестве, не перетянет резьбу? И что появившееся в результате этого скрытое внутреннее напряжение материала корпуса крана через год или два не приведет к его разрыву?

Именно такой случай имел место несколько лет назад в доме у автора статьи: корпус перетянутого, возможно, шарового крана лопнул ночью после более года штатной работы. В результате, когда аварию заметили, промокли перекрытия, а вода стекала по штоку люстры этажом ниже. Однако это, слава Богу, была вода. Да и рабочее давление в системах водоснабжения не превышает 4—5 бар. А кнопочные краны находят применение при давлении до 16 бар... Кроме того, как известно, литьевые сплавы плохо работают при низких температурах, характерных для условий эксплуатации газового оборудования в России (до минус 40 oС). Причина все та же: наличие литьевых пор и микротрещин, которые могут со временем развиваться, а охрупчивание металла при низких температурах резко увеличивает вероятность возникновения данных процессов.

Вероятно, именно поэтому уважаемая немецкая фирма AZ Industrietechnik GmbH первоначально ограничила область применения своих кнопочных кранов минимальной температурой минус 10 oС и максимальным давлением, равным 0,6 МПа (6 бар).

Данного недостатка, по мнению авторов, принципиально лишены кнопочные краны VE-РАСКО, заготовка корпуса которых выполнена методом горячей штамповки, который исключает появление в структуре металла пор и микротрещин. Это позволило предложить потребителям конструкцию кнопочного крана, работоспособную, в соответствии с паспортными данными, при температурах от минус 40 oС и избыточном давлении до 1,6 МПа (16 бар). При этом, в соответствии со справочными данными, результатами расчетов и проведенных испытаний, данное изделие имеет значительный технологический запас по обоим указанным параметрам.

Вряд ли то же самое можно сказать об упомянутых кнопочных кранах, корпуса которых изготовлены методом литья. Особенно, когда в угоду конкурентной борьбе, без какого-либо реального изменения конструкции или технологии изготовления, изготовитель резко расширяет область допустимых температур и давлений для своей продукции, ранее разрешенных к применению при температурах не ниже минус 10 oС и при избыточном давлении не более 0,6…1,0 МПа, до значений, обеспечиваемых кранами VE-РАСКО (диапазон температур от минус 40 до +70 oС, максимальное давление — 1,6 МПа).

А что бывает с такими корпусами, когда под действием внешних факторов литьевые поры и микротрещины начинают развиваться и приводят к разрушению корпуса, показано на приведенных ниже фотографиях (рис. 2).

И если при работе на воде разрушение корпуса, как уже отмечалось выше, приводит к неприятным, но все же поправимым последствиям: протечкам и последующему ремонту, то в случае, если то же самое произойдет при работе кнопочного или любого иного крана на природном газе, последствия могут быть несопоставимо серьезнее. Подумайте, стоит ли рисковать?

Резюмируя представленную информацию, можно констатировать:

1. В соответствии с требованиями нормативных документов, а также с целью обеспечения максимального удобства эксплуатации приборов контроля давления в газовых установках и исключения нештатных ситуаций, наиболее целесообразной является установка перед манометрами, напоромерами и аналогичными устройствами трехходовых запорных устройств, выполненных в виде кнопочного крана.
2. Предпочтение следует отдавать конструкциям кранов, при изготовлении которых применяются технологические процессы, минимизирующие риск разрушения их корпусов в процессе эксплуатации.

Литература:

1. Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления (ПБ 12-529-03). Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 18.03.2003 г. № 9
2. Технические требования к материалам, оборудованию и технологическим схемам блочных газорегуляторных пунктов, шкафных пунктов редуцирования газа. СТО ГАЗПРОМРЕГИОНГАЗ 7.1-2011. Издание официальное. Санкт-Петербург, 2011
3. Manometer Button Valve VE2/VE3. Рекламный проспект фирмы AZ Industrietechnik GmbH, Германия, 2008.