Оао “Тяжпромарматура” (Росія)
Крани зі сферичними затворами мають різні конструктивні виконання, а саме: крани з плаваючою кулею (рисунок 12к); крани з плаваючими сідлами (рисунок 13к).
1 - корпус; 2 - фланець; 3 – сферичний затвор; 4 - кришка; 5 - шпиндель;
6 - втулка; 7 - сідло; 8 - ущільнення кулі; 9 - ущільнення шпинделя;
10 - болт; 11 - гайка; 12 - шпилька
Рисунок 12к - Сферичний кран із плаваючою кулею
1 - корпус; 2 - фланець; 3 - куля; 4 - кришка; 5 - шпиндель; 6 - направляюча вісь; 7 - контрсідло; 8 - сідло; 9 – полімерне ущільнення; 10 - тарілчаста пружина; 11 - шпонка; 12 - гвинт.
Рисунок 13к - Сферичний кран із плаваючими сідлами
Плаваюча куля передає тиск середовища на ущільнюючі кільця і вільно переміщається у з'єднанні з поворотним шпинделем.
Сферичні крани з плаваючими сідлами відрізняються тим, що сідла з кільцями притискаються до кулі тиском середовища або пружинами.
Виготовляються крани з регулюючими сідлами з послабленням притиску кілець при повороті, і з сідлами, які автоматично відводяться під час повороту кулі та інші. Деталі запірних пристроїв виготовляються з високовуглецевих хромистих і молібденових сталей. Матеріалами для ущільнень контактних поверхонь служать шкіра, гума, ебоніт, пластмаса та інші матеріали.
Крани із сферичними затворами менш чутливі до неточності виготовлення і забезпечують кращу герметичність.
Найбільш трудомісткими операціями при виготовленні кранів є механічна обробка та притирання ущільнюючих поверхонь корпусу, кулі, фланців.
Корпус крана, фланці, кришки виготовляють із вуглецевої сталі та спеціальних сплавів. Фланці, кришки та інші деталі до корпусу кріпляться за допомогою шпильок, а в кранах «Камерон»(Франція) та «Борзіг» (Німеччина) вони приварюються до корпусу. Крани цих заводів-виробників є нерозбірними і тому незручні при ремонтах.
Тип привода запірного пристрою застосовується в залежності від експлуатаційних умов крана. Крани з ручним приводом використовуються на трубопроводах з невеликим діаметром умовного проходу при малій кількості маніпуляцій "відкрито-закрито". В залежності від зусиль та швидкості перекриття використовуються механічні редуктори.
На трубопроводах великих діаметрів умовного проходу використовуються приводи - пневматичний, гідравлічний, електричний та ін. з різними схемами управління.
Крани підземного встановлення мають видовжений поворотний шпиндель, який змонтований у захисній колоні і закріплений на корпусі крана. На колоні кріпиться привод повороту затвора, трубки для подачі мастила до стику сфера-ущільнення і трубка витоків конденсату. Крани виготовляються однофланцевими і двохфланцевими.
Переваги зазначених кранів такі:
- висока надійність в експлуатації;
- швидке перекриття трубопроводу;
- низький гідравлічний опір;
- відсутність "застійних" зон у корпусі;
- можливість установлювання у будь-якому положенні;
- ущільнення затвора виконано із елестомірного матеріалу, що характеризується високими зносо- та ерозієстійкістю;
- малі габарити і маса;
- можливість заміни ущільнювальних елементів;
- тривалий термін експлуатації.
Причини порушення герметичності та втрати працездатності
Природний газ при його транспортуванні містить тверді та рідкі механічні домішки - пісок, пил, воду, масло, конденсат, сірчисті сполуки та ін., що негативно впливають на ущільнюючі елементи і робочі поверхні запірного вузла та інших деталей крана.
Надійність і довговічність роботи кульових кранів магістральних газопроводів визначається в основному в правильному підборі матеріалу і конструкції ущільнення.
Якщо розглянути причини і місця втрати герметичності кранів, то до 80 % із них припадає на різні види ущільнень: кульового затвора, поворотного шпинделя, поршневих і плунжерних пар гідропневмоприводів і ручної помпи управління.
Основною причиною порушення герметичності і втрати працездатності є руйнування гумових ущільнюючих елементів, які працюють в умовах агресивного потоку газу (з домішками пилу, піску, абразиву, конденсату та інших домішок) при високих тисках і великій швидкості руху газу та перепаді температур навколишнього середовища.
Внаслідок довготривалої експлуатації крана відбувається нашарування абразивних відкладень на кульовому затворі, особливо на кранах, які значний період часу знаходяться в положенні ''закрито''. При повороті сфери відбувається втискання абразивних частинок в ущільнення, на поверхні яких виникають подряпини, надрізи, що призводить до їхнього руйнування та розриву.
Має вплив і природне фізичне старіння гуми, так як на кранах, що зберігаються в резерві понад 30 років і не були задіяні в технологічних схемах, втрачаються функціональні властивості ущільнень (еластичність, пружність, міцність), що спричиняє втрату герметичності в запірних парах і інших ущільнюючих пристроях та в стиках деталей крана.
Втрата герметичності, особливо в поршневих і плунжерних парах пневмоприводів, відбувається внаслідок адгезії (прилипання) гумових ущільнень до стінок циліндрів і канавок плунжерів при довготривалому знаходженні їх у стані спокою, а при задіянні їх в роботу відбувається руйнування ущільнень.
Однією з причин втрати герметичності є також суб'єктивний (людський) фактор - це недотримання планів-графіків проведення технічних оглядів і планово-попереджувальних ремонтних робіт на запірній арматурі, що призводить до несвоєчасної заміни мастил або роботи ущільнюючих елементів взагалі без змащування в умовах сухого тертя.