Шаровые краны для водорода

КРАНЫ ШАРОВЫЕ ВКМ.Т

Краны шаровые предназначены для установки в качестве запорно-регулирующих устройств в технологических линиях на жидкие и газообразные высокотемпературные рабочие среды такие как: вода, пар, газ (кислород, водород, сероводород, коксовый, доменный), растительные и технические масла, нефтепродукты, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 450°С.

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Применяются в качестве запорных и запорно-регулирующего устройства на жидкие и газообразные рабочие среды: вода, техническая вода, пар, технологические газы (кислород, водород, сероводород, коксовый, доменный), растительные и технические масла, парафин, нефтепродукты, углеводороды, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 450°С

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Класс герметичности по ГОСТ 9544 Класс А
Климатическое исполение по ГОСТ15150-69 У1 — умеренное (температура окружающей среды
от минус 45°С до +50°С)
ХЛ1 — холодное (температура окружающей среды
от минус 60°С до +40°С)
Тип управления Р — ручной (механический) привод
П — пневматический привод; Э — электропривод
Присоединение к трубопроводу Фланцевое по ГОСТ 12815-80
Полный средний срок службы не менее 4 000 циклов
Наработка на отказ не менее 500 циклов
Рабо-чая среда для исполнения по материалам — С перегретый водяной пар, вода, техническая вода, технологические газы (кислород, водород ), растительные и технические масла, парафин, нефтепродукты, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 425°С
для исполнения по материалам — Н либо М растворы щелочей, кислот, лакокрасочные продукты, технические газы (доменный, коксовый, газы с содержанием сероводорода, серы, водорода) и другие агрессивные жидкие и газообразные рабочие среды при температуре до 450 °С
Изготовление серийно по ТУ У 29.1-35907383-001:2008
      ИСПОЛНЕНИЯ ПО МАТЕРИАЛАМ*

Источник

Характеристики

PN max МПа 4,0
PN МПа 0,6 МПа / 1,0 МПа / 1,6 МПа / 2,5 МПа / 4,0 МПа
DN мм/ Lмм 15 / 20 / 25 / 32 / 40 / 50 / 65 / 80 / 100 / 125 / 150 / 200
Материал основных деталей сталь 20, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т
Присоединение фланцевое
Особенности качестве запорных и запорно-регулирующих устройств в технологических линиях на рабочие среды: пар, вода, техническая вода, технологические газы (кислород, водород, сероводород, коксовый, доменный), растительные и технические масла, парафин, нефтепродукты, углеводороды, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 450°С
Обозначения Ручной привод / Пневмопривод / Электропривод
ТУ ТУ У29.1-35907383-001:2008
Материал Коррозийностойкая (нержавеющая) сталь / Углеродистая сталь

Краны шаровые для сред с высокой температурой ВКМ.Т

Назначение и область применения

Применяются в качестве запорных и запорно-регулирующих устройств в технологических линиях на рабочие среды: пар, вода, техническая вода, технологические газы (кислород, водород, сероводород, коксовый, доменный), растительные и технические масла, парафин, нефтепродукты, углеводороды, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 450°С

VKMT ruchka VKMT pnevmo VKMT electro
с ручным приводом с пневмоприводом с электроприводом

Преимущества и особенности конструкции

— уникальные технологии шлифовки и притирки сферических поверхностей пробки и седла позволяют получить герметичность класса А для уплотнения «металл-по-металлу»;

— подпружиненная конструкция металлического седла обеспечивает его герметичность как при больших так и при малых величинах рабочего давления при любых препадах температуры рабочей среды в течение всего периода эксплуатации, а также предотвращает заклинивание деталей при термическом расширении деталей крана с температурой рабочих сред до 450°С;

— исполнение седла «металл-по-металлу» позволяет использовать краны шаровые как в запорном, так и регулирующем режиме;

— краны шаровые имеют полнопроходную конструкцию, что минимизирует гидравлические потери в трубопроводе и предотвращает износ рабочих поверхностей крана;

— краны изготавливаются в исполнении с ручным (механическим) приводом, с пневмо- и электроприводом.

Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69

Присоединение к трубопроводу

Фланцевое по ГОСТ 12815-80

Полный средний срок службы

Полный средний ресурс

не менее 4 000 циклов

Наработка на отказ

не менее 500 циклов

Исполнения по материалам – С

Перегретый водяной пар, вода, техническая вода, технологические газы (кислород, водород), растительные и технические масла, парафин, нефтепродукты, углеводороды, дизельное топливо, керосин, бензин, коксующиеся нефтепродукты при температуре до 450°С

Исполнения по материалам – Н или М

растворы кислот, щелочей, лакокрасочные продукты, технические газы – доменный, коксовый газ, газы с содержанием сероводорода, серы, водорода и другие агрессивные жидкие и газообразные среды при температуре до 450°С

серийно изготавливаются по ТУ У 29.1-35907383-001:2008

Источник

Готовы ли российские производители к эре водородной энергетики?

Арматура для энергии будущего

Примером того, насколько серьезно подходят к данному вопросу, может быть водородная стратегия Германии, опубликованная 10 июня 2020 года. Долгосрочная цель страны — нейтральная для климата экономика с сокращением выбросов СО2 на 95% от уровня 1990 года. И водороду в этом процессе отводится центральная роль: на него планируется перевести не только транспорт, но основные отрасли промышленности. В целом до 2023 года на развитие водородной энергетики Германия выделит более €10 млрд.

На азиатском рынке наиболее активно, внедряет водородные технологии Япония, где еще в 2014 году была принята дорожная карта по построению «общества, базирующегося на водороде». Уже сейчас в этой стране насчитывается около 2,5 тысячи автомобилей с водородным двигателем.

Читайте также:  Выброс дыма из глушителя

Россия также заявляет свои амбициозные планы на счет водорода. Согласно Энергетической стратегии страна должна войти в число мировых лидеров по его производству и экспорту. В октябре прошлого года Правительство РФ утвердило дорожную карту, в которой предусмотрена реализация ряда пилотных проектов: создание установок производства водорода без выбросов углекислого газа; разработка газовых турбин на метано-водородном топливе, создание опытного образца железнодорожного транспорта на водороде, открытие опытных полигонов низкоуглеродного производства водорода, производство водорода с использованием атомных электрических станций.

О своих намерениях принять участие в развитии водородной энергетики уже заявили «Газпром» и «Росатом».

По словам Дэрила Уилсона, исполнительного директора европейского Совета по водородным технологиям (Hydrogen Council), самым большим препятствием, удерживающим водород от прорыва в прошлом, была высокая стоимость его использования. Сегодня обстоятельства меняются и экономические условия представляются исключительно благоприятными для водорода. Последний отчет Совета показывает, что стоимость водородных решений резко упадет в течение следующего десятилетия – и это произойдет гораздо быстрее, чем ожидалось ранее. По мере расширения масштабов производства, к 2030 году стоимость водорода, по прогнозам, снизится до 50%, что сделает водород конкурентоспособным по сравнению с другими низкоуглеродистыми альтернативами.

Российские компании в настоящее время уже производят водород, но применяется он в основном для промышленности как химический реагент или как охлаждающий агент. Основные потребители водорода химическая и нефтехимическая промышленность. Так, на производство аммиака тратится 50%, на производство метанола – около 10%, а на нефтеперерабатывающих производствах (в процессах гидрокрекинга, гидроочистки и изомеризации) – до 25% водорода, добываемого промышленным методом.

Следует также понимать, что вклад водорода в углеродную нейтральность зависит от того, как он получен, и в настоящее время существует следующая условная классификация водорода в зависимости от способа его производства и выделяемого при этом углеродного следа:

На нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ) данная реакция реализуется в установке каталитического риформинга, а в случае его нехватки дополнительно строятся установки, предназначенные исключительно для этой цели. В качестве углеводородного сырья для производства водорода используют гидроочищенные газы и бензиновые фракции, но чаще всего применяется природный газ, практически полностью состоящий из метана. Процесс осуществляется при температуре до +530°C и давлении до 4,0 МПа с выделением углекислого газа CO2, который отделяют от водорода и собирают для дальнейшего использования.

Требования к оборудованию на водород

Оборудование, применяемое в технологических процессах производства водорода, должно не только соответствовать всем требованиям технического процесса (температура, давление), но и учитывать особые свойства рабочей среды.

1.Водород адсорбируется на металле:

он заполняет собой все имеющихся на поверхности поры и микротрещины и в силу своей химической активности образует гидриды, которые нарушают пластичность, приводя к хрупкому разрушению стали.

2.Молекулы водорода очень малы:

они обладает высокой проникающей способностью, поэтому все уплотнительные элементы и контактирующие детали должны максимально плотно прилегать друг к другу.

при смеси с воздухом он образует взрывоопасную смесь – «гремучий газ», а значит все оборудование должно обладать повышенным ресурсом надежности, не допуская ни малейшей утечки во внешнюю среду.

Арматура для водорода

для основных деталей подбирается марка стали с учетом определенного парциального давления водорода и конкретной рабочей температуры (так, при рабочей температуре до +400°С и парциальном давлении водорода до 19,0МПа применимы стали 20 и 09Г2С, а для больших значений температуры и давления могут потребоваться нержавеющие стали 08Х18Н10Т и 10Х17Н13М3Т);

к водороду устойчивы практически все уплотнения, поэтому при выборе их материала должны быть учтены температура рабочей среды и наличие в ней абразивных частиц (так для температуры более +250°С уплотнения подвижных и неподвижных соединений изготавливают из терморасширенного графита, а при наличии примесей уплотнение затвора выполняется металлическим путем нанесения на уплотнительные поверхности деталей твердого износостойкого покрытия или наплавки);

по требованию заказчика с целью минимизации возможных утечек водорода во внешнюю среду возможно изготовление трубопроводной арматуры с сильфонным уплотнением шпиндельного узла;

работоспособность изделия при рабочих параметрах должна быть подтверждена соответствующими прочностными расчетами с моделированием процесса на 3D конечно элементной модели;

герметичность изделия как по отношению к внешней среде, так и в затворе должна быть подтверждена результатами испытаний, проведенными в соответствии с требованиями ГОСТ33257 или ISO 15848-1 на испытательной среде «гелий», который аналогичен по проникающей способности водороду.

Помимо требований к конструкции, для шаровых кранов ПТПА на водород заложены особые требования к технологии изготовления. Например, если используется сварка, то помимо надлежащего контроля качества сварных швов, особое внимание уделяется тому, чтобы в зону сварки не попала влага, в составе которой в металл проникает водород. Электроды должны храниться в подогреваемом контейнере, чтобы быть сухими, а охлаждение после термообработки должно быть медленным и плавным, чтобы не спровоцировать повреждение металла. Также изготовление деталей для обеспечения полной герметичности изделия должно осуществляться на высокоточном механообрабатывающем оборудовании, обеспечивающем установленные зазоры и минимальную шероховатость уплотнительных поверхностей.

Читайте также:  Стартер не реагирует на поворот ключа зажигания тойота

По требованию заказчика стойкость материала деталей и сварных швов к водородному растрескиванию может быть подтверждена заключением специализированной аккредитованной испытательной лаборатории, оформленным по результатам проведенных испытаний в соответствии с требованиями, например, NACE TM 0284.

Таким образом выпуск арматуры для водорода требует особого внимания к конструкции изделий, подбору материалов, выполнению необходимого объема контроля, проведению испытаний готового продукта. Обеспечить высокое качество изготовления и гарантировать надежную работу изделия возможно только если эти работы выполняются на предприятии, которое имеет опыт выпуска высокотехнологичной арматуры для сложных условий работы и нестандартных рабочих сред.

ПТПА готово к эре водорода, а вы?

Среди отраслей, готовых к переходу на водород, основное внимание многие десятилетия привлекал автотранспорт. Осенью 2014 года на автосалоне в Лос-Анджелесе корпорация Toyota представила первую серийную легковую машину на водородных топливных элементах Toyota Mirai.

Источник

Шаровой кран

Шаровой кран ─ трубопроводный кран, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Разновидность шарового крана ─ сегментный шаровой кран с запирающим или регулирующим элементом в форме сегмента шара.

Шар поворачивается вокруг собственной оси, расположенной произвольно относительно направления движения потока рабочей среды.

Краны шаровые начали применять в начале XX столетия. Они ─ результат логического развития традиционных конструкций (конусных и цилиндрических кранов), превратились в многообещающее и перспективное направление развития трубопроводной арматуры.

krany sharovye

Преимущества шаровых кранов:

Такие же, как и у других кранов, только более ярко выраженные.

Особенности конструкции шаровых кранов позволяют в еще большей степени проявиться целому ряду преимуществ, свойственных крану как типу трубопроводной арматуры. Это, прежде всего, ─ минимальное гидравлическое сопротивление (еще меньшее, чем у конусных и цилиндрических кранов), низкий крутящий момент, компактность и очень важное для любой трубопроводной арматуры качество ─ высокая герметичность.

Указанная в техническом описании моделей от ведущих производителей герметичность по классу А согласно «ГОСТ 9544-2005. Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов» означает, что для кранов с номинальным диаметром от DN 3 до DN 200 при номинальном давлении PN до 420, а для кранов с номинальным диаметром от DN 250 до DN 2000 при давлении PN до 200, в течение всего времени выдержки видимые утечки отсутствуют.

Еще одно достоинство шаровых кранов ─ компактность ─ позволяет за счет уменьшения габаритов экономить место, делая возможной их установку в ограниченном пространстве, например, в параллельной системе трубопроводов.

Шаровые краны отличает нечувствительность к перепадам давления а, значит, гидроударобезопасность.

В случае полного открытия полно проходного шарового крана его проходное сечение сопоставимо с диаметром трубопровода, что означает отсутствие изменений в гидравлических параметрах управляемой рабочей среды. Кроме того, в полнопроходном шаровом кране в силу особенностей его конструкции не происходит застаивание твердых частиц, выпадающих из содержащих их жидкостей, а, значит, не образуется осадок.

Применение шаровых кранов

Свойственные шаровым кранам широкий диапазон размеров, легкая встраиваемость в любые технологические линии, наличие различных способов присоединения к трубопроводам и возможность установки разных приводов способствуют расширению сферы их применения. Краны шаровые используют для управления самыми разными по своему составу и свойствам рабочими средами ─ жидкими, газообразными, содержащими твердые частицы. Краны шаровые не только успешно справляются с высокотемпературными рабочими средами, но и способны функционировать в окружающей среде с повышенной или пониженной температурой, в т. ч. в режиме непрерывной эксплуатации.

Шаровые краны для воды управляют потоками как обычной «водопроводной» воды, циркулирующей в сетях водоснабжения, так и дистиллированной, термальной (минеральной), морской (соленой). Вода может быть не только чистой, но и содержать твердые, в т. ч. абразивные частицы, ржавчину, известь, лакокрасочные материалы, включая растворители и прочие химические загрязнители; быть перегретой до 200 и более градусов Цельсия и очень холодной, с температурой от минус 30 O C, за счет содержания этиленгликоля или пропиленгликоля.

Шаровые краны используют в трубопроводных системах, перемещающих весь спектр нефтепродуктов: нефтехимическое сырье, смазочные вещества, светлые нефтепродукты, бензин, дизельное топливо, мазут и даже такие вязкие составы как строительный и дорожный битум.

neft i gaz

Устанавливаемые на водо-, нефте-, газо-, продукто- и иных трубопроводах краны шаровые используют во многих отраслях народного хозяйства с разными требованиями к трубопроводной арматуре и разными условиями ее эксплуатации. В химической промышленности, где часто приходится иметь дело с необычайно агрессивными рабочими средами. В горнодобывающей (особенно на производствах, занятых обогащением полезных ископаемых) и металлургической отраслях, для которых свойственны особенно тяжелые условия эксплуатации. На распределительных станциях газопроводов, предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки. В требующих особой чистоты, а порой стерильности фармацевтических производствах и предприятиях пищевой промышленности, например, при изготовлении спиртосодержащих напитков. В тепло- и электроэнергетике (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, котельные, системы водоподготовки и водоочистки) и системе жилищно-коммунального хозяйства (теплосети и сети горячего и холодного водоснабжения и канализации).

Конструкция шарового крана

konstrukcia sharovogo krana

Различают несколько способов установки шара в корпус шарового крана.

Корпус может представлять собой составную конструкцию из двух (2-составная) или более частей (как правило, 3-составная), соединенных между собой болтами (очень похоже на фланцевое соединение). Преимущества такого технического решения очевидны ─ простота обслуживания и ремонта. Так, трехсоставная конструкция позволяет заменять и затягивать прокладки, проводить техническое обслуживание и ремонтные работы без демонтажа крана.

Читайте также:  Станок для демонтажа шин легковых автомобилей

Но при эксплуатации шаровых кранов с составным корпусом следует учитывать возможность нарушения герметичности и непроизвольного раскрытия разъемов в случае нарушения регламента технического обслуживания.

Возможны конструкции с разъемами в верхней части корпуса либо разъемами, расположенными перпендикулярно или под углом к оси трубопровода. Через них в корпус вставляются шар и уплотнительные кольца. Наконец, еще один вариант ─ заваренный корпус, не имеющий разъемов.

В зависимости от способа фиксации запирающего (регулирующего) элемента, различают две возможные модификации подвижного сопряжения: краны шаровые с плавающей пробкой (с плавающим шаром) и краны шаровые с пробкой в опорах (шаром с фиксированной осью). В первом случае уплотнение запорного органа происходит благодаря самоуплотнению ─ плавающий шар под воздействием давления рабочей среды прижимается к седлу и фиксируется уплотнительными седлами, которые воспринимают нагрузку от перепада давления. Это гарантирует надежное плотное без утечек прилегание шара к седлу, а также «автоматическую» компенсацию износа седла.

Во втором случае ─ пробка фиксируется цапфами в крышке и корпусе крана, вследствие чего нагрузка приходится на подшипники опор. Особенности конструкции не могут не влиять на функциональные свойства шаровых кранов разных исполнений. Краны шаровые с плавающей пробкой используют при более низких давлениях и температурах, а краны шаровые с пробкой в опорах устанавливают на трубопроводах большого (более 500 мм) диаметра.

В конструкции шаровых кранов могут реализовываться различные конструктивные решения, направленные на увеличение их функциональности. Так, в шаровых кранах с V-образным вырезом удается обеспечить сплошной поток с небольшими перепадами давления, что делает возможным их использование для управления пульпами и вязкими жидкостями.

Чтобы снизить повышенные усилия, действующие на седла в шаровых кранах с большим номинальным диаметром и приводящие к преждевременному износу уплотнительных поверхностей, может предусматриваться предшествующий повороту шара автоматический отжим уплотнительного кольца под действием рабочей среды. Еще один способ снизить механические нагрузки на седла ─ подача на них смазки.

Также как и для других видов арматуры для шаровых кранов можно использовать различные типы присоединения к трубопроводу. Наибольшее распространение получили фланцевый, под приварку и муфтовый.

pod privarku muftovoe flancevoe

Из чего сделаны шаровые краны

Корпуса шаровых кранов изготавливают из чугуна, углеродистой или нержавеющей стали (поковок, проката и литья), а кранов с небольшим номинальным диаметром ─ еще и из сплавов цветных металлов. Использование шаровых кранов с корпусом из нержавеющей стали актуально не только для управления агрессивными рабочими средами, но и средами, требующими соблюдения высоких стандартов чистоты, например, в пищевой промышленности, а также в функционирующей при очень низких температурах криогенной технике.

Запирающий (регулирующий) элемент шарового крана ─ шар─ изготавливают из стали, латуни, керамики. Для шара очень важно качество обработки поверхности ─ чем оно выше, тем ниже трение и износ седел. Шары из нержавеющей стали отличаются высокой устойчивостью к коррозии. Стремление получить еще более стойкие к износу и коррозии шаровые краны привело к появлению шаров из керамических материалов.

Перечень материалов, из которых изготавливают седла шаровых кранов, включает резину, фторопласт, нейлон, полиэстер, бронзу и другие материалы. Их выбор зависит от условий работы шарового крана и свойств рабочей среды. В кранах, используемых при высоких температурах, на абразивных средах и в условиях пожароопасности устанавливают твердые металлические уплотнения. Их также применяют при больших перепадах давления и высокой скорости рабочей среды. Кроме того, повышенным температурам эффективно противостоят терморасширенный графит и полиамид.

Износостойкостью и способностью обеспечить высокую герметичность отличаются уплотнения из фторопласта, в т. ч. фторопласта с наполнителями из стекла, графита, металлического порошка.

Управление шаровыми кранами

Управление шаровыми кранами может осуществляться посредством ручного (рукоять, маховик, через редуктор) или не полноповоротного механизированного привода ─ пневматического (одностороннего или двухстороннего действия), электрического (в общепромышленном или взрывозащищенном исполнении), гидравлического. Краны с механизированным приводом применяются в трубопроводах с высоким давлением и большим диаметром. Дополнительно они могут снаряжаться ручным дублером. Шаровые краны с пневмоприводом комплектуются электропневматическим распределителем и блоком конечных выключателей.

При расчете привода шаровых кранов учитывают следующие факторы: скорость и вязкость рабочей среды, коэффициент трения материалов уплотнения, воздействие температуры.

sharovyi kran v krainih polozheniyah

Первой областью применения появившихся перед началом Второй Мировой войны шаровых кранов были топливные системы авиационной техники. Но очень быстро ими заинтересовались в других отраслях промышленности, и уже в 50-е годы XX столетия началась масштабная экспансия шаровых кранов в самые разные направления технологий. Процесс этот продолжается и сегодня.

За прошедшие десятилетия в развитии шаровых кранов сделан огромный шаг вперед: резко увеличились объемы их производства, созданы новые конструкции, в которых нашли свое место разнообразные инновации и оригинальные технические решения. Шаровые краны с полным основанием можно считать одним из флагманов современной трубопроводной арматуры.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector