Что лучше: кран шаровой или вентиль
Пензенский арматурный завод
В инженерной практике на выбор арматуры для трубопроводной системы оказывают влияние гидродинамические характеристики и общая надежность устройств, а именно шарового крана и вентиля для трубопровода, и области применения этих механизмов. Они предназначены для перекрытия потока, регулирования его с определенной степенью точности, но различаются по кинематике, материалам и адаптации к эксплуатационным нагрузкам. Попробуем выяснить, что лучше, вентиль или кран шарового типа.
Конструкция и принцип действия
Проведем анализ конструктивных особенностей и узнаем, какая между шаровыми кранами и вентилями разница и зависит ли она от области применения.
Шаровые краны
В конструкции шарового крана предусмотрен сферический затвор с отверстием, поворачивающийся на 90° и обеспечивающий минимальное гидросопротивление в открытом положении (ξ≈0,05). За счет уплотнения из ПТФЭ или металлофторопласта устройства получают класс герметичности A. Корпус выполнен из стали, сплавов цветных металлов или полимера.
Вентили (запорные клапаны)
Рабочий орган запорного клапана, или вентиля, — затвор-золотник, приводимый в движение резьбой шпинделя. Золотник перемещается и прижимается к седлу, где каучуковая уплотнительная деталь создает нужную степень герметичности, но резиновые комплектующие требуется часто заменять из-за износа. Материалы корпуса вентиля — сталь, латунь, чугун.
Область применения
Сфера использования тоже показывает отличия между вентилями и кранами шарового типа.
Область применения шарового крана:
- контур водоснабжения при среднем давлении;
- газовые сети (до 70 бар);
- автоматизированные линии, нуждающиеся в оперативной остановке течения рабочей среды.
Запорный клапан подходит для регулирования потока и перекрытия его в любых сложных условиях:
- на нефтехимических магистралях с внушительным напором и перепадами температур;
- в системах точного дозирования;
- при транспортировке сред с твердыми частицами.
Выбор арматуры для трубопроводных линий определяется конкретной задачей: максимальная пропускная способность или регулирование потока, перекрытие быстрое или медленное.
Ключевые отличия
| Параметр | Шаровые краны | Вентили |
| Принцип действия | Ротационный, угол поворота 90° | Линейный, ход штока 5–10 мм |
| Регулирование потока | Непригодны | Оптимально |
| Герметичность конструкции | Высокая Скорость утечки <10⁻⁶ mbar·l/s | Хорошая Скорость утечки 10⁻⁴ – 10⁻⁵ mbar·l/s |
| Скорость срабатывания | Высокая (0,5–2 с) | Медленная (10–30 с, 3–5 оборотов) |
| Срок службы | Долгий | Средний |
| Ремонтопригодность | Модульная замена затвора (картриджа) | Локальный ремонт (шлифовка седла, замена шпинделя) |
Таблица наглядно показывает, в чем разница между вентилем и краном шарового типа.
Преимущества и недостатки
Оценка плюсов и минусов запорно-регулирующей арматуры трубопроводных магистралей поможет выбрать устройство с необходимыми характеристиками.
Шаровые краны
Преимущества:
- гидравлические потери ΔP <0,05 бар при v=2 м/с;
- вес <5 кг для DN50, удобно для монтажа;
- стойкость к циклической работе.
Недостатки:
- эрозия уплотнительных деталей при θ=45° из-за кавитации;
- конденсат в полости;
- цена — значительная (по сравнению с запорным клапаном).
Вентили
Преимущества:
- троттлинг с равномерным Kv, отклонение <1%;
- ремонт за 1 час без отключения системы;
- толерантность к взвешенным частицам d>1 мм без абразивного воздействия.
Недостатки:
- ξ>2.5, обусловивший рост энергозатрат на 20%;
- термическая деформация при >400 °C;
- вес >15 кг для PN40.
Что выбрать? Практические рекомендации
Рекомендации по выбору арматуры для трубопроводных сетей опираются на моделирование в программе для вычисления параметров гидродинамики трубопровода.
- Шаровые краны используются:
- в циркуляционных линиях с Q=50 м³/ч и PN16 (трубопроводная арматура, выбор которой зависит от разных факторов, должна оснащаться ПТФЭ-уплотнениями для экономии 10–15% затрат на электроэнергию);
- при установке в ПП-трубы DN20-50 (используют муфты для термосварки).
- Некоторые области применения вентилей, или запорных клапанов:
- паропроводы ΔT=150 °C и PN25 (металлические уплотнения седло-затвор повышают герметичность и минимизируют утечки до 0,1%);
- перекачка суспензий вязкостью 50–200 сП (существует конструкция с расширенным золотником для снижения простоев на 30%).
На основе этих данных выбор арматуры трубопроводных сетей будет максимально качественным, а цель повышения общей эффективности и надежности магистральной сети — достигнута.
Заключение
На принятие решения влияют разные факторы и условия работы: давление, частота использования и характеристики рабочей среды. Шаровые краны нужны, если важно избежать большого гидравлического сопротивления, они предназначены для полного открытия или перекрытия потока, регулирование же нужно выполнять при помощи вентиля, особенно при сильном напоре.
Заказать шаровой кран
