Чем отличается задвижка от шарового крана?

Шаровой кран и задвижка относятся к запорной арматуре и предназначены для одной задачи — полного перекрытия или открытия потока рабочей среды. Их используют в системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, промышленного трубопровода, нефтегазовой и химической отрасли. Несмотря на одинаковое назначение, устройства имеют разную конструкцию, принцип работы и эксплуатационные характеристики.

Выбор зависит от диаметра трубопровода, рабочего давления, температуры среды, требований к герметичности и частоты переключений. Для бытовых коммуникаций чаще применяют шаровые краны, тогда как на магистральных трубопроводах нередко устанавливаются различные виды задвижек. Ошибка при выборе может привести к ускоренному износу арматуры, увеличению гидравлических потерь или сложностям при обслуживании.

Что такое шаровой кран?

Шаровой кран имеет корпус с впускным и выпускным каналами, два уплотнительных кольца, одно из которых соединено с впускным каналом, а другое — с выпускным каналом, и вращающийся перекрывающий шарик. Шарик прилегает к обоим уплотнительным кольцам и имеет сквозное отверстие. Это отверстие в открытом положении перекрывающего шарика вместе с впускным и выпускным каналами образует пропускной канал. Когда перекрывающий шарик находится в закрытом положении, уплотнительные кольца охватывают соответствующие уплотнительные области на поверхности перекрывающего шарик.^[1]

Такая конструкция обеспечивает быстрое управление потоком и высокую герметичность.

Основными элементами являются корпус, шаровая пробка, шток, седла из полимерных материалов, уплотнения и рукоятка. Герметичность достигается за счет плотного прилегания шара к седлам, изготовленным из PTFE, тефлона или других износостойких материалов.

По конструкции шаровые краны подразделяются на несколько видов:

• полнопроходные — внутренний проход практически совпадает с диаметром трубы;
• стандартнопроходные — имеют немного уменьшенный проход;
• редуцированные — используются при необходимости снизить стоимость или массу изделия;
• муфтовые;
• фланцевые;
• приварные;
• межфланцевые.

По материалу корпуса выпускаются латунные, стальные, нержавеющие, чугунные и пластиковые модели. Для агрессивных сред применяют изделия из нержавеющей стали с усиленными уплотнениями.

Отдельно стоит отметить крановый механизм управления. Для открытия или закрытия достаточно одного поворота рукоятки, благодаря чему устройство удобно использовать даже при ограниченном пространстве для обслуживания.

Преимущества шарового крана

Главное достоинство шарового крана — скорость работы. Полный цикл открытия или закрытия занимает менее секунды, что особенно важно при аварийном отключении воды или газа.

К основным преимуществам относятся:

• высокая герметичность благодаря плотному прилеганию шара;
• минимальное гидравлическое сопротивление у полнопроходных моделей;
• простое управление поворотом рукоятки на 90°;
• компактные размеры и небольшой вес;
• возможность установки практически в любом положении;
• длительный срок службы при правильной эксплуатации;
• минимальная потребность в техническом обслуживании;
• устойчивость к коррозии при использовании качественных материалов;
• широкий выбор способов присоединения;
• возможность эксплуатации при высоком давлении и температуре в зависимости от исполнения.

Современные качественные модели выдерживают десятки тысяч рабочих циклов без потери герметичности.

Недостатки шарового крана

Несмотря на большое количество преимуществ, шаровые краны имеют и ограничения.

К недостаткам относятся:

• не предназначены для плавного регулирования расхода;
• при длительной работе в полуоткрытом положении быстрее изнашиваются седла;
• чувствительны к загрязненной рабочей среде с твердыми включениями;
• при больших диаметрах значительно увеличивается стоимость;
• ремонт внутренних элементов зачастую экономически нецелесообразен;
• уплотнения постепенно стареют под воздействием высоких температур и агрессивных сред.

По этой причине шаровой кран рекомендуется использовать именно как запорную арматуру, а не как регулирующее устройство.

Что такое задвижка?

Задвижка представляет собой запорную арматуру, в которой поток перекрывается перемещением затвора перпендикулярно направлению движения рабочей среды. В качестве запирающего элемента используется клин, диск или параллельная пластина, перемещающаяся внутри корпуса при вращении шпинделя.

Во время открытия затвор полностью выходит из проходного сечения, благодаря чему практически не создает сопротивления потоку. Именно поэтому задвижки широко применяются на трубопроводах большого диаметра.

По конструкции различают:

• клиновые;
• параллельные;
• шиберные;
• с выдвижным шпинделем;
• с невыдвижным шпинделем.

Корпуса изготавливаются из чугуна, углеродистой стали, нержавеющей стали, латуни и специальных сплавов для химической промышленности.

Для открытия или закрытия требуется выполнить несколько оборотов маховика. Такая схема менее удобна, чем у шарового крана, но обеспечивает плавное перемещение затвора без ударных нагрузок.

Иногда можно встретить термин задвижка шаровая, однако с технической точки зрения это некорректное название. Шаровые краны и задвижки являются разными типами запорной арматуры и отличаются конструкцией запирающего элемента.

Преимущества задвижки

Задвижки остаются востребованными на магистральных трубопроводах благодаря своим конструктивным особенностям.

Основные преимущества:

• практически отсутствует гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении;
• подходят для труб большого диаметра;
• эффективно работают при высоком давлении;
• способны эксплуатироваться при высоких температурах;
• допускают применение в сложных промышленных условиях;
• обеспечивают длительный срок службы при правильном обслуживании;
• хорошо подходят для магистральных инженерных сетей;
• многие конструкции допускают ремонт отдельных элементов без полной замены изделия.

Недостатки задвижки

При всех достоинствах задвижки имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании. Недостатком шиберной задвижки с невыдвижным шпинделем является то, что визуально трудно судить о положении шибера и оценивать степень перекрытия задвижки.^[2]

Также, для подобных устройств характерны следующие недостатки:

• медленное открытие и закрытие;
• большие габариты по сравнению с шаровым краном;
• значительная строительная высота;
• больший вес оборудования;
• более сложный монтаж;
• необходимость регулярного обслуживания шпинделя и уплотнений;
• повышенный износ при частых переключениях;
• не рекомендуется использовать для регулирования расхода среды.

Кроме того, полный цикл открытия может занимать несколько десятков оборотов маховика, что неудобно в аварийных ситуациях.

Сравнительная таблица

Оба типа арматуры эффективно выполняют функцию перекрытия потока, однако оптимальная область применения у них различается.

Параметр	Шаровой кран	Задвижка
Запирающий элемент	Шар с отверстием	Клин или пластина
Скорость открытия	Очень высокая	Низкая
Количество оборотов	1/4 оборота	Несколько оборотов
Герметичность	Очень высокая	Высокая
Гидравлическое сопротивление	Минимальное	Практически отсутствует
Обслуживание	Минимальное	Требуется периодически
Работа на больших диаметрах	Ограничена стоимостью	Наиболее эффективна
Масса	Небольшая	Значительная
Стоимость крупных размеров	Высокая	Обычно более выгодна

Что выбрать в конечном счете?

Если требуется быстро перекрывать поток, обеспечить максимальную герметичность и получить компактную арматуру для квартиры, частного дома или небольшого промышленного объекта, оптимальным выбором станет шаровой кран. Он удобен в эксплуатации, практически не требует обслуживания и позволяет мгновенно отключить подачу воды, газа или другой рабочей среды.

Задвижку целесообразно использовать на магистральных трубопроводах, инженерных сетях большого диаметра, объектах коммунальной инфраструктуры и промышленных предприятиях. При полностью открытом положении она практически не создает сопротивления потоку и хорошо работает в системах с высоким давлением и большими объемами транспортируемой среды.

При выборе запорной арматуры важно учитывать не только стоимость изделия, но и условия эксплуатации, рабочие параметры трубопровода, частоту переключений и требования к обслуживанию. Правильно подобранная арматура обеспечит надежную работу системы в течение многих лет без внеплановых ремонтов.

Использованная литература

[1] Тетеревятников Л. Н. Шаровой кран. – 1993.

[2] Коваль В. И., Кушин В. Т. ЗАДВИЖКА. – 2000.