Принципы и этапы выбора шарового крана

1. Основные принципы выбора шарового крана

Средние характеристики
Коррозия: Выбирайте коррозионно-стойкие материалы (например, нержавеющую сталь 316L, Hastelloy) в соответствии с химическими свойствами среды (например, кислота, щелочь, органический растворитель).
Чистота: Для сред, содержащих частицы или обладающих высокой вязкостью, требуются жесткие уплотнения (металл по металлу) или специально разработанные антиблокировочные конструкции.
Фаза: Газ, жидкость или смешанные среды газ-жидкость требуют целенаправленного проектирования уплотнений и конструкций.

Условия труда
Давление: Для высокого давления (PN ≥ 16 МПа) требуется фиксированный шаровой кран; для низкого давления опционально можно использовать плавающий шаровой кран.
Температура: Высокая температура (＞200℃) требует металлического уплотнения, низкая температура (＜-50℃) требует материалов, подвергнутых глубокой криогенной обработке (например, аустенитной нержавеющей стали).
Характеристики потока: шаровые краны с полным проходом используются в ситуациях, когда требуется низкое сопротивление потоку, а шаровые краны с уменьшенным проходом подходят для ситуаций, когда допускается потеря давления.

Материал клапана
Материал корпуса:Нормальные условия эксплуатации: литая сталь (WCB), нержавеющая сталь (CF8/CF8M).
Сильная коррозия: дуплексная сталь, титановый сплав.
Материал уплотнения:
Обычная температура: PTFE (температурная стойкость ≤180℃), PPL (температурная стойкость ≤300℃).
Высокая температура/износ: металлические уплотнения (например, напыление из карбида вольфрама)

Структурная форма
Плавающий шаровой кран: подходит для малого диаметра (DN≤200 мм), среднего и низкого давления, сжимая уплотнение шара за счет среднего давления.
Фиксированный шаровой кран: для случаев большого диаметра (DN ≥ 200 мм), высокого давления или высокоточного регулирования шар фиксируется верхним и нижним валами, а крутящий момент уменьшается.
Шаровой кран V-типа: выбирается, когда требуется регулировка расхода, с приблизительно равнопроцентными характеристиками расхода.

Степень герметизации
Нормальные условия работы: ISO 5208 Класс VI (мягкое уплотнение).
Тяжелые условия эксплуатации: класс V или металлическое уплотнение с нулевой утечкой (например, стандарт API 6D).

Как работать
Ручной: используется в ситуациях, когда не требуется частого срабатывания, и может быть оснащен червячным редуктором (для клапанов большого диаметра).
Автоматическое управление: пневматическое: взрывобезопасная среда (например, нефтехимическая промышленность).
Электрические: требуют точного контроля (например, электричество, очистка воды).
Гидравлика: высокие требования к осевой нагрузке (например, главные клапаны для магистральных трубопроводов).

Стандарты и сертификация
Отраслевые стандарты: API 6D (нефть и газ), GB/T 12237 (общего назначения), ASME B16.34 (номинальные значения давления и температуры).
Специальные сертификаты: SIL (уровень полноты безопасности), TA-Luft (низкий уровень неконтролируемых выбросов).

Экономия и обслуживание
Стоимость жизненного цикла: включает в себя расходы на приобретение, установку, обслуживание и простои.
Удобство обслуживания: модульная конструкция, возможность обслуживания в режиме онлайн (например, функция двойной отсечки разряда).

2. Этапы выбора шарового крана

Уточнить рабочие параметры
Подготовьте таблицу параметров, включая: наименование среды, диапазон температур, диапазон давлений (расчетное давление/рабочее давление), требования к расходу, размер трубы (DN/дюйм), стандарт соединения (фланец/резьба), частоту срабатывания и т. д.

Определить тип клапана
Выбрать по функции:
Переключающий клапан: стандартный шаровой кран.
Регулирующий клапан: шаровой кран V-типа или интеллектуальный клапан с позиционером.
Выбрать по структуре:
Тройник, канал типа L/T: используется для распределения медиаданных.
Лучший вход: легко поддерживать в режиме онлайн.

Соответствие материалов и уплотнений
Материал корпуса клапана/шара: см. стандарт NACE MR0175 (включая среду H2S).
Седло/Уплотнение:
Пищевые среды: материалы, сертифицированные FDA (например, EPDM+PTFE).
Абразивный материал: наплавка из карбида стеллита.

Способ соединения и обработка торцевой поверхности
Фланцевое соединение: RF (выступающий торец), RTJ (кольцевое соединение), FF (полностью плоская поверхность).
Сварочный конец: Для толстостенных труб используется стыковая сварка (BW), при этом необходимо учитывать возможность термической обработки после сварки.
Резьбовое соединение: NPT, BSPT, подходит для трубопроводов малого диаметра и низкого давления.

Выбор режима движения
Пневматический привод: необходимо четко указать давление источника воздуха (0,4–0,7 МПа) и тип действия: двух- или односторонний (отказоустойчивый).
Электропривод: уровень защиты (IP67/IP68), согласование крутящего момента (необходимо рассчитать крутящий момент открытия и закрытия).
Ручное управление: Клапаны большого диаметра оснащены редукторами (например, DN300 и выше).

Проверка производительности
Расчет расхода: проверьте, соответствует ли значение Cv требованиям процесса (Cv=Q√(SG/ΔP)).
Потеря давления: убедитесь, что падение давления на редукционном клапане находится в допустимом диапазоне.
Антикавитация/мгновенное испарение: для высокоскоростных сред требуются специально спроектированные проточные каналы или многоступенчатая структура снижения давления.

Оценка поставщика
Проверка квалификации: сертификация по противопожарной защите API 607, сертификация по низкому уровню утечек ISO 15848.
Пример применения: Эффективность применения в той же отрасли (например, станции приема СПГ, химические заводы).
Послепродажное обслуживание: наличие запасных частей, скорость реагирования технической поддержки.

Комплексный анализ затрат
Первоначальная стоимость: клапан + привод + аксессуары (такие как концевой выключатель, электромагнитный клапан).
Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание: расчетная частота замены уплотнений и интенсивность отказов в течение жизненного цикла.

Техническая проверка и тестирование
Заводские приемочные испытания (FAT): включая испытание на герметичность (вода/воздух высокого давления), испытание на крутящий момент.
Специальные испытания: низкотемпературная криогенная обработка, испытание на огнестойкость (API 607).

Монтаж и ввод в эксплуатацию
Маркировка направления потока: убедитесь, что направление установки клапана соответствует направлению потока среды (некоторые шаровые краны имеют требования к направлению).
Калибровка приводного механизма: Электроклапану необходимо отладить сигнал открытия (4~20 мА) и обратную связь по положению.

3. Распространенные ошибки выбора

Чрезмерное стремление к использованию высококачественных материалов: для неагрессивных сред (таких как вода и воздух) можно выбрать корпус клапана из углеродистой стали, чтобы избежать ненужных затрат.
Игнорирование динамических уплотнений: Клапаны, которые часто эксплуатируются, требуют внимания к уплотнениям штока (например, графитовое уплотнение вместо подпружиненного ПТФЭ).
Игнорируйте тепловое расширение: для высокотемпературных трубопроводов необходимо рассчитать тепловое смещение корпуса клапана и трубопровода, чтобы предотвратить повреждение под действием напряжений.