Шаровой кран — это запорная арматура, предназначенная для перекрытия потока среды. Запорный элемент крана имеет форму шара, по оси которого выполнено сквозное отверстие для протока среды. Чтобы перекрыть шаровой кран достаточно повернуть на 90° рукоять жёстко связанную с затвором. Шаровые краны могут применяться для перекрытия потока воды, пара, газа, сжатого воздуха, нефтепродуктов, кислот, щелочей, густых и абразивных сред с широким диапазоном температур и рабочих давлений. Все приварные шаровые краны, которые вы найдёте в нашем каталоге, могут быть использованы для воды, возможность использования для других рабочих сред уточняйте у поставщиков. Шаровые краны под приварку применяются в наиболее ответственных и труднодоступных местах, например на трубопроводах окружённых водой, бесканально проложенных под землёй, а также когда течь по резьбовому или фланцевому соединению недопустима.
   Приварные шаровые краны часто используются в блочных котельных, тепловых пунктах и насосных станциях, для сокращения массы и стоимости изделия, а также в энергетике и промышленности где на первый план выходит высокая надёжность системы.

Достоинства:
 - Низкая цена
 - Невысокая масса
 - Простая и надёжная конструкция
 - Возможность быстрого открытия
 - Не требуют технического обслуживания
 - Возможность полнопроходного исполнения
 - Отсутствие застойных зон в проточной части
 - Низкое гидравлическое сопротивление
 - Обеспечивают герметичное перекрытие потока
 - Допускает проток среды в любом направлении
 - Возможность установки в непроходных каналах и под заливкой водой

Недостатки:
 - Не пригодны для ремонта.
 - Для замены необходимо выполнять сварочные работы.
 - Для закрытия необходимы высокие крутящие моменты и как следствие необходимость применения длинных рычагов или редукторных механизмов при ручном управлении, а при автоматическом – комплектация дорогостоящими электроприводами.
 - Длинные рычаги доставляют неудобства при закрытии крана в стеснённых условиях, например, в колодцах и тепловых камерах.
 - Резкое открытие может привести к гидравлическому удару, что недопустимо для некоторых систем.

Устройство приварного шарового крана

   В цельном стальном корпусе на вертикальном штоке расположен полированный шар из нержавеющей стали со сквозным отверстием. В открытом положении отверстие в шаре соосно с трубопроводом, а в закрытом оси отверстия и трубопровода перпендикулярны. Уплотнение между корпусом крана и шаром обеспечивается за счёт прижатия к шару кольцевой пружиной PTFE уплотнений. Для уплотнения штока устанавливают последовательно несколько прокладок из резины, фторопласта (PTFE) или фторкаучука (FPM). Цельносварная конструкция крана очень надёжна и не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации, но они не подлежат ремонту и в случае выхода из строя должны быть заменены. Стальные приварные шаровые краны наименее металлоемки, и как правило, дешевле фланцевых. Они применяются на ответственных участках трубопровода и в труднодоступных местах, их рекомендуют для установки в наружных тепловых сетях, котельных и тепловых пунктах.

Принцип работы 

   На вертикальном штоке закреплён затвор изготовленный в форме шара со сквозным отверстием. Диаметр отверстия равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. В открытом положении ось отверстия совпадает с осью трубопровода, а для закрытия необходимо повернуть шток на 90°, при этом поворачивается и шар, а ось отверстия становится перпендикулярна направлению потока. Герметичность перекрытия обеспечена фторопластовыми уплотнительными кольцами, которые прижимаются к полированной поверхности шара тарельчатой пружиной или стяжными болтами в приварных и фланцевых кранах, а в муфтовых кранах - резьбовым соединением корпуса. Для ручного управления шаровым краном с диаметром до DN125 применяют рычаги, а при больших диаметрах используют редукторные приводы. Для ограничения крайних положений затвора в корпусе предусматриваются упоры. При необходимости дистанционного управления на шаровые краны любых типоразмеров устанавливают ротационные электрические приводы с высокими крутящими моментами. Необходимость использования приводов с высокими крутящими моментами обусловлена тем, что полный цикл открытия/закрытия происходит при повороте штока всего лишь на 90° и требует значительных усилий. Во время работы шаровой кран должен быть либо полностью открыт, либо полностью закрыт. Не допускается работа крана с промежуточным положением затвора, так как абразивный износ шара приведёт к нарушению герметичности перекрытия.

Пояснение технических данных 

DN — диаметр номинальный. Номинальные диаметры применяются для обозначения типоразмеров трубопроводной арматуры, они не имеют размерности, а численное значение номинального диаметра приблизительно равно внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в миллиметрах. Номинальный диаметр применим для всех элементов трубопроводных систем, кроме компонентов характеризующихся наружным диаметром.

Номинальные диаметры шаровых кранов регламентированы ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)». Альтернативным обозначением номинального диаметра, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр — Ду шарового крана.

PN — давление номинальное. Наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором допустима продолжительная работа шарового крана.

Альтернативным обозначением номинального давления PN, применяемым раннее в странах постсоветского пространства было условное давление Pу. Ряд номинальных давлений PN (Ру) трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».

Pпр — давление пробное. Избыточное давление, которым должно проводиться гидравлическое испытание на прочность и плотность водой с температурой от 5 до 70°C, если в паспорте шарового крана или нормативной документации не указана иная температура испытаний.

Значение пробного давления в зависимости от номинального приведены в ГОСТ 356-80 «Давления условные пробные и рабочие».
Зависимость рабочего давления шарового крана от температуры

Pр — давление рабочее. Наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации шарового крана с учётом температуры рабочей среды. Значение рабочего давления, как правило, меньше значения номинального давления, поэтому режим работы одновременно с максимальной рабочей температурой и номинальным давлением — не допускается.

Значения рабочих давлений в зависимости от номинального давления, температуры рабочей среды и материала корпуса шаровых кранов приведены в ГОСТ 356-80 «Давления условные пробные и рабочие».

Kvs — коэффициент пропускной способности. Численно равен расходу воды, в м³/ч с температурой в 20°C, при котором потери напора на кране составят 1 бар. Значение коэффициента пропускной способности используется в гидравлических расчётах для определения потерь напора на элементах трубопроводной системы.

Класс герметичности шарового крана — определяет максимально допустимую протечку через закрытый затвор, при атмосферном давлении с одной стороны и давлении воды в 1,1*PN с другой стороны. Температура воды при испытаниях должна находиться в диапазоне от 5 до 40°C. Классы герметичности запорной арматуры регламентированы ГОСТ 9544-93:

 А класс — протечка отсутствует
 B класс — не более чем 0,0006*DN(мм) см3/мин
 C класс — не более чем 0,0018*DN(мм) см3/мин
 D класс — не более чем 0,006*DN(мм) см3/мин
Большинство шаровых кранов имеют класс герметичности А.

Расчёт и подбор запорной арматуры

   Типоразмер запорной арматуры подбирают под диаметр трубопровода, на который она устанавливается. Запорная арматура не вносит существенных потерь напора, поэтому её подбор осуществляется без предварительного гидравлического расчёта. Основными характеристиками, влияющими на выбор запорной арматуры, являются - номинальное давление и допустимый диапазон температур транспортируемой среды. Значение максимального рабочего давления в месте установки арматуры должно быть ниже значения её номинального давления PN, а предельные значения температур транспортируемой среды должны попадать в диапазон допустимых температур для этой арматуры.
   Следует помнить, что номинальное давление для арматуры определяется при температуре среды в 20°C, при более высоких температурах значение номинального давления снижается. Поэтому не допускается работа запорной арматуры в режиме, при котором одновременно давление и температура рабочей среды соответствуют значениям номинального давления и максимальной температуры для этой арматуры, в таком случае рекомендуется выбрать арматуру с более высокими рабочими параметрами.

Установка и монтаж

   Установку задвижек следует выполнять в соответствии с инструкцией по монтажу и рабочим проектом трубопроводной системы. Задвижка двунаправленная и может быть установлена с любым направлением потока. Не рекомендуется устанавливать задвижку шпинделем вниз, из-за высокой вероятности засорения шламом камеры расположения затвора. Задвижки с электроприводами и пневматическими приводами следует устанавливать штоком вертикально вверх, в случае установки на открытом воздухе над электроприводом следует устроить павильон. Монтаж задвижки должен исключать воздействие на неё изгибающих, сжимающих, растягивающих и крутящих усилий от присоединённых трубопроводов, поэтому по обе стороны арматуры следует установить опоры. Особенно это касается чугунных задвижек.
   При установке задвижек на протяжённых прямых участках трубопровода подверженных воздействию переменной температуры рабочей среды или окружающего воздуха, у задвижки следует устанавливать неподвижную опору, либо осевой компенсатор тепловых удлинений с направляющими исключающими смещение трубопровода относительно его оси. Необходимую компенсирующую способность компенсатора в зависимости от длины трубопровода и температуры рабочей среды можно рассчитать в разделе Тепловое расширение труб.
   Перед монтажом, следует проверить работоспособность задвижки открыть/закрыть, визуально убедившись в перемещении затвора из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение. Во время монтажа затвор задвижки должен быть частично открыт. При диаметре более 100 мм смонтировать опору под задвижку и трубопровод. При монтаже задвижек большого диаметра с использованием подъёмников, для подвески следует использовать заводские монтажные проушины на корпусе. Запрещается для подвески использовать маховик, редуктор или электропривод. При подземной бесканальной установке, под задвижкой следует устроить насыпное трамбованное основание толщиной не менее 200 мм, из материала с размером фракции не более 10 мм без острых углов. После установки участок трубопровода на котором установлена задвижка должен быть испытан на прочность и плотность. Во время испытаний затвор задвижки должен быть либо полностью открыт, либо полностью закрыт, испытания с промежуточным положением затвора не рекомендуются.

Требования норм, касающиеся запорной арматуры

Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации запорной арматуры. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к Запорной арматуре применяемым в промышленности и технологических установках.
ДБН В.2.5-39 Тепловые сети

Пункт 12.9 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

На выводе тепловой сети от источника тепловой энергии, на тепловой сети и на вводе в ЦТП следует устанавливать стальную запорную арматуру.

Для трубопроводов тепловой сети, кроме тепловых пунктов и сетей горячего водоснабжения, не допускается использование арматуры из серого чугуна в районах с расчётной температурой наружного воздуха для проектирования систем отопления ниже минус 10°C.
Арматуру для секционирования при подземной канальной и безканальной прокладке следует устанавливать только в камерах и павильонах в местах, доступных для обслуживания.
Запорную арматуру при подземной канальной прокладке трубопроводов следует устанавливать в камерах. При безканальной прокладке, как правило, запорная арматура без электропривода устанавливается безкамерно, допускается установка арматуры в камерах.
В узлах для спуска, продувания, дренажа использовать арматуру из серого чугуна не допускается. На узлах для удаления воздуха разрешается использовать арматуру двухстороннего действия без обслуживающего персонала.
На трубопроводах тепловых сетей допускается использовать арматуру из латуни и бронзы при температуре горячей воды до 200°C.
На вводе в ИТП с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0,2 МВт и более следует использовать стальную запорную арматуру. При нагрузке ИТП менее 0,2МВТ или расчётной температуре теплоносителя 115°C и ниже допускается предусматривать на вводе арматуру из ковкого или высокопрочного чугуна.

В пределах тепловых пунктов допускается предусматривать арматуру из ковкого высокопрочного и серого чугуна.

Пункт 12.10 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

При установке чугунной арматуры на тепловых сетях следует обеспечивать защиту её от изгибающих усилий.

Пункт 12.11 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Использовать запорную арматуру как регулирующую не допускается.

Пункт 12.12 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Для тепловых сетей, как правило, используют арматуру с концами под приварку или фланцевую.

Муфтовую арматуру допускается использовать с условным проходом Dу<100мм с давлением 1,6МПа и ниже, и температурой 115°C и ниже для случаев использования водо-газопроводных труб.

Пункт 12.14 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Шаровую арматуру Dу>=125мм следует использовать с редуктором. Запорную арматуру Dу>=500мм следует использовать с электроприводом. Арматуру, для открытия и закрытия которой необходимо усилие более 250Н, следует использовать с электрическими приводами.
При дистанционном управлении запорной арматурой, арматуру на байпасах следует использовать также с электроприводом.

Пункт 16.7.4 — Раздел 16.7 Схемы присоединения потребителей к тепловой сети — Глава 16 Тепловые пункты

Использование муфтовых соединений трубопроводов подающей линии допускается при согласовании с теплоснабжающей организацией.

СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и канализация зданий

Пункт 10.3 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Трубопроводную, водоразборную и смесительную арматуру для систем хозяйственно-питьевого водопровода следует устанавливать на рабочее давление 0,6 МПа (6 кгс/см2); арматуру для отдельных противопожарных систем и хозяйственно-противопожарного водопровода — на рабочее давление не более 1,0 МПа (10 кгс/см2); арматуру для отдельных производственных систем водопровода — на рабочее давление, принимаемое по технологическим требованиям.

Пункт 10.4 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Конструкция водоразборной и запорной арматуры должна обеспечивать плавное закрывание и открывание потока воды. Задвижки (затворы) необходимо устанавливать на трубах диаметром 50 мм и более.

Примечания:
 1. При закольцованных по вертикали стояках допускается устанавливать на них в верхней части и на перемычках пробковые сальниковые краны. У основания стояка следует предусматривать вентиль и спускную пробку.
 2. Допускается при обосновании применять вентили диаметром 50 и 65 мм.

Пункт 10.5 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Установку запорной арматуры на внутренних водопроводных сетях надлежит предусматривать:
 на каждом вводе;
 на кольцевой разводящей сети для обеспечения возможности выключения на ремонт ее отдельных участков (не более чем полукольца);
На кольцевой сети производственного водопровода холодной воды из расчета обеспечения двусторонней подачи воды к агрегатам, не допускающим перерыва в подаче воды;
 у основания пожарных стояков с числом пожарных кранов 5 и более;
 у основания стояков хозяйственно-питьевой или производственной сети в зданиях высотой 3 этажа и более;
 на ответвлениях, питающих 5 водоразборных точек и более;
 на ответвлениях от магистральных линий водопровода;
 на ответвлениях в каждую квартиру или номер гостиницы, на подводках к смывным бачкам, смывным кранам и водонагревательным колонкам, на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;
 у оснований подающих и циркуляционных стояков в зданиях и сооружениях высотой 3 этажа и более;
 на ответвлениях трубопровода к секционным узлам;
 перед наружными поливочными кранами;
 перед приборами, аппаратами и агрегатами специального назначения (производственными, лечебными, опытными и др.) в случае необходимости.

Примечания:
 1. Запорную арматуру следует предусматривать у основания и на верхних концах закольцованных по вертикали стояков.
 2. На кольцевых участках необходимо предусматривать арматуру, обеспечивающую пропуск воды в двух направлениях.
 3. Запорную арматуру на водопроводных стояках, проходящих через встроенные магазины, столовые, рестораны и другие помещения, недоступные для осмотра в ночное время, следует устанавливать в подвале, техническом подполье или техническом этаже, к которым имеется постоянный доступ.
 4. При установке на ответвлении в квартиру запорной арматуры, в том числе при коллекторной системе, установку ее у смывных бачков допускается не предусматривать.
 5. Запорную арматуру на вводе, при наличии ее у водомерного узла, допускается на предусматривать.
 6. В жилых и общественных зданиях высотой 7 этажей и более с одним пожарным стояком в средней части стояка необходимо предусматривать ремонтную задвижку.

Пункт 10.6 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

При расположении водопроводной арматуры диаметром 50 мм и более на высоте свыше 1,6 м от пола следует предусматривать стационарные площадки или мостики для ее обслуживания.
Примечание. При высоте расположения арматуры до 3 м и диаметре до 150 мм допускается использовать передвижные вышки, стремянки и приставные лестницы с уклоном не более 60° при условии соблюдения правил техники безопасности.

Пункт 10.17 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

При проектировании систем горячего водоснабжения следует применять промышленную трубопроводную арматуру общего назначения. Запорную арматуру диаметром до 50 мм включ. следует применять бронзовую, латунную или из термостойких пластмасс.

Пункт 10.18 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Уплотнительные прокладки и сальниковые уплотнители для арматуры системы горячего водоснабжения следует предусматривать из термостойких материалов, разрешенных к применению.
Не допускается использовать для этих целей материалы, которые могут ухудшить качество горячей воды (вызвать запах, изменение цвета и др.).

Пункт 12.16 — Глава 12 Насосные установки

На напорной линии у каждого насоса следует предусматривать обратный клапан, задвижку и манометр, а на всасывающей — установку задвижки и манометра.
При работе насоса без подпора на всасывающей линии задвижку устанавливать на ней не требуется.

СНиП II-35 Котельные установки

Пункт 8.14 — Глава 8 Трубопроводы

Задвижки диаметром 500мм и более должны приниматься с электроприводом.
Предусматривать установку задвижек с электроприводами на трубопроводах меньшего диаметра допускается при соответствующем обосновании (по условиям работы насосных агрегатов и оборудования, безопасности, дистанционного управления, автоматизации).

ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 21345-78 Краны конусные, шаровые и цилиндрические на условное давление Py<25МПа. Общие технические условия
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная
ГОСТ 9702-87 Краны конусные и шаровые. Основные параметры

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua