Transcript Московское Центральное конструкторское бюро арматуростроения на рынке промышленной трубопроводной арматуры с 1952 года ТЕМА ДОКЛАДА: ГИБРИДНЫЕ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЕ ШАРОВЫЕ КРАНЫ.

Московское Центральное
конструкторское бюро
арматуростроения
на рынке промышленной
трубопроводной арматуры
с 1952 года
1
2
3
4
ТЕМА ДОКЛАДА: ГИБРИДНЫЕ
ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЕ
ШАРОВЫЕ КРАНЫ
5
Идея создания универсальной трубопроводной арматуры
не нова и имеет свою историю. Так, еще в далеком 1965 году
специалистами «МосЦКБА» был создан первый образец
уникального гибридного углового запорно-регулирующего
шарового крана.
6
Сегодня
МосЦКБА
продолжает
активный
поиск
новых
технических
решений,
направленных
на
снижение
затрат
потребителей
трубопроводной
арматуры
с
одновременным
повышением функциональных возможностей изделий. Примером
такой работы может служить гибридный запорно-регулирующий
кран – трансформер.
7
За основу гибридной конструкции взят обычный серийный
шаровой кран с плавающей пробкой. С крана демонтированы
классические патрубки с седлами и взамен их установлены
специальные
патрубки,
повернутые
под
углом
45˚относительно оси прохода в шаровой пробке.
ОТ ОБЫЧНОГО
КРАНА
К КРАНУ С
УНИКАЛЬНЫМИ
ВОЗМОЖНОСТЯМИ
8
Новая конструкция представляет собой гибрид шарового
крана и запорного клапана с заимствованием у каждого части
деталей и совмещением их в одном устройстве.
В новом кране простая перестановка
патрубков позволяет легко
адаптировать
кран к трубопроводной обвязке.
9
Основные
преимущества.
1- Кран может выполнять одновременно функции как
запорной так и регулирующей арматуры, поэтому на
трубопроводе может быть установлено одно изделие
вместо двух.************************************
2- В отличие от односедельного и клеточных клапанов
новый запорно-регулирующий кран имеет меньший
коэффициент
сопротивления
рабочей
среде.
3- В отличии от клеточного клапана новый запорнорегулирующий кран предназначен для работы на
загрязненных средах. ****************************
4- Запорно-регулирующий кран предназначен
для
управления высокотемпературными
средами (в
конструкции нет эластомеров, в сальнике применены
графитовые кольца).*****************************
5- Блокирующий пробку шток имеет самотормозящуюся
трапецеидальную
резьбу,
что
позволяет
четко
фиксировать требуемое положение пробки
при
регулировании, исключая самопроизвольное изменение
настройки под воздействием возможной
вибрации
трубопровода.***********************************
6- Седла запорно-регулирующего крана не поджаты
пружинами как в обычном шаровом кране «металл по
металлу» на аналогичные параметры, поэтому усилие
для
поворота
рукоятки
значительно
меньше.
7- Поворот пробки запорно-регулирующего крана
происходит
в
разблокированном,
«свободном»
состоянии, что уменьшает износ седел и пробки и
увеличивает срок службы крана.******************
8- При необходимости кран
может быть
легко
трансформирован из проходного в угловой поворотом
выходного патрубка на 180.˚ **************************
10
9- В случае не герметичности
затвора имеется возможность
закрыть запорно-регулирующий
кран «посильнее», аналогично
клапану или задвижке.
10- Для изготовления
крана используются детали обычных серийных
запорных кранов, что
снижает затраты на его
изготовление.
11
Продолжая
развивать
направление
гибридной
многофункциональной трубопроводной арматуры в «МосЦКБА» был
разработан еще один принципиально новый шаровой кран на высокое
давление, соответствующий требованиям СТО Газпром 2-4.1-212-2008 и
предназначенный для удовлетворения потребностей
газовой
промышленности.
12
В настоящее время в газовой промышленности на КС, ГРС, подземных
хранилищах газа, нефтеперерабатывающих заводах рабочие давления
достигают значений 10 - 24 МПа. Для обеспечения герметичности по
классу А (ГОСТ Р 54808-2011) в шаровом кране должны применятся
«мягкие»
уплотнения
из
полимерных материалов,
но в случае
использования такого крана для регулирования расхода рабочей среды
за счет скоростного потока происходит разрушение уплотнения.
13
Попытки решить вопрос одновременного обеспечения герметичности
крана
и
функции
регулирования
предпринимались
многими
производителями трубопроводной арматуры. К одной из первых подобных
конструкций
необходимо
отнести
комбинированный
запорнорегулирующий кран, описанный в авторском свидетельстве СССР №
1596162. Целью этого изобретения было повышение надежности работы
арматуры за счет предохранения уплотнения от износа путем исключения
его из процесса регулирования.
НЕДОСТАТКИ
- сложность
пробке»;
изготовления
«пробки
в
- шпиндель
крана
и регулирующего
органа
расположены
соосно
и
выведены в одну сторону, что усложняет
обслуживание уплотнений;
- требуется
разработка специального
привода для независимого управления
функциями запирания и регулирования
при автоматизации крана.
14
Похожее,
но
несколько
другое
решение
описано
в
статье
О.Д. Шафоростова в журнале «Арматуростроение» 2009г. №4 (61) стр. 6163, где представлена конструкция запорно-регулирующего крана,
предназначенного для использования на производствах компонентов
топлив и масел. В статье говориться об успешном опыте использования
шаровых кранов на эстакадах налива нефтепродуктов в железнодорожные
цистерны, где по мере их заполнения необходимо постепенно уменьшать
расход продукта через кран во избежание переполнения цистерн.
НЕДОСТАТКИ
- дисковая
заслонка
применяется
для
регулирования при не больших перепадах
давления рабочей среды, характеристика
регулирования при этом не линейная;
- шпиндель крана и регулирующего органа
расположены соосно и выведены в одну
сторону,
что
усложняет
обслуживание
уплотнений;
- требуется разработка специального привода
для независимого управления функциями
запирания
и
регулирования
при
автоматизации крана.
15
Из зарубежных производителей представляет интерес универсальный
запорно-регулирующий шаровой кран JiP BaBV выпускаемый фирмой
«Danfoss»,
который
предназначен
для
регулирования
подачи
теплоносителя в системах отопления зданий и сооружений.
НЕДОСТАТКИ
консольное закрепление регулирующего
органа;
- шпиндель крана и регулирующего органа
расположены соосно и выведены в одну
сторону,
что
усложняет обслуживание
уплотнений;
- конструктивное
исполнение
крана
с
«плавающей» шаровой пробкой, требует
значительных усилий для управления при
больших перепадах давления;
- требуется
разработка
специального
привода
для независимого управления
функциями запирания и регулирования при
автоматизации крана.
-
16
В «МосЦКБА было принято решение разработать
шаровой кран,
лишенный перечисленных выше недостатков. С целью обеспечения
унификации основных узлов с
типовыми узлами серийных кранов и
регулирующих клапанов, за основу новой конструкции был взят обычный
серийный запорный шаровой кран для природного газа с конструкцией
«пробка в опорах».
17
Принципиальным отличием нового крана от описанных ранее
конструкций, является то, что шпиндель запорной пробки и шток
регулирующего клапана разнесены друг относительно друга, такое решение
позволяет контролировать состояние сальниковых уплотнений в кране и
своевременно устранять возможные протечки. Кроме этого такое
конструктивное решение позволяет без проблем устанавливать и
обслуживать привода.
18
При использовании крана в качестве запорного шаровая пробка
управляется
четверть
оборотным
пневматическим
приводом
укомплектованным ручным дублером, блоком управления
и
блоком
конечных выключателей. Другой вариант управления краном – с помощью
четверть оборотного электропривода. Момент на шпинделе соответствует
моменту серийного запорного шарового крана на аналогичные параметры,
что позволяет применять одни и те же модели приводов.
19
В новом кране процесс регулирования и процесс запирания, не зависят
друг от друга. Кран может быть быстро закрыт при любом положении
штока, что удобно в аварийных ситуациях, когда времени на перестановку
регулирующего органа крана нет. Кроме этого, при автоматизации крана
регулирующий многооборотный и запорный четверть оборотный привода
работают не зависимо друг от друга и не оказывают взаимного влияния.
Благодаря независимой работе оба
привода одного крана могут быть
задействованы в разных алгоритмах
АСУ, например, регулирующий привод –
в
технологическом
процессе
управления, а четверть оборотный - в
системе
аварийного
отсечения
трубопровода.
20
Шток регулирующего органа крана не вращается, а только
перемещается вдоль своей оси, это достигается за счет применения
вращающейся ходовой гайки. От поворота шток фиксирует упор,
установленный на шпонке и заведенный в паз на стойке регулирующей
части крана. На торце упора нанесена стрелка, а на стойке рядом с пазом
установлена шкала, что позволяет визуально определять точное положение
регулирующего органа крана.
Основные узлы крана оптимизированы
по результатам прочностных расчетов.
21
Чтобы исключить вибрацию штока в процессе дросселирования рабочей
среды, шаровая пробка гибридного крана имеет дополнительные элементы.
Первым таким элементом для свободного вращения шаровой пробки на
неподвижном штоке при закрытии и открытии крана, а также одновременно
и для свободного осевого перемещения штока при неподвижной пробке
является бронзовый подшипник, запрессованный в верхней ее части.
Вторым элементом является наличие в отверстии пробки двух приливов,
которые позволяют получить прямоугольную форму проходного отверстия
(линейная расходная характеристика) и обеспечить направляющие для
штока, фиксируя его при любом вылете от смещения и вибрации.
22
Для того, чтобы исключить люфты штока после запрессовки подшипника
в пробку отверстие в нем и в направляющих приливах обрабатывается на
станке с одной установки.
Оптимальные
зазоры
в
ходовой посадке «пробкашток»
определены
по
результатам
прочностных
расчетов .
23
Основные
преимущества.
1- Кран может выполнять одновременно
функции как запорной так и регулирующей
арматуры, поэтому на трубопроводе может
быть установлено одно изделие вместо
двух. ********************************
2В
отличие
от
односедельного
регулирующего клапана новый запорнорегулирующий кран является прямоточным
и
имеет
меньший
коэффициент
сопротивления рабочей среде.**********
3- Седла крана постоянно поджаты
пружинами
к шаровой пробке, что
обеспечивает
отсутствие
протечек
в
широком диапазоне давлений рабочей
среды. ******************************
4- В открытом и закрытом положении
шаровой
пробки
сальниковые
узлы
отсечены седлами от воздействия рабочей
среды, т.е. разгружены, что позволяет
производить замену сальниковых колец в
кране, который находится под давлением
рабочей среды.************************
5- Для уплотнения шпинделя и штока
применены сальники с фторопластовыми
манжетами,
это
позволяет
в
ходе
эксплуатации
компенсировать
износ
уплотнения и восстановить герметичность
поджатием сальниковой набивки, при этом
конструктивно обеспечен свободный доступ
к сальниковым уплотнениям для контроля
и обслуживания.**********************
24
Спасибо за внимание!
Ваши вопросы
25