Эволюция запорной арматуры шарового типа

Началом широкого распространения шарового крана считают середину прошлого столетия. Именно в этот период запорная арматура впервые активно использовалась в строительстве сетей водоснабжения, кондиционирования и отопления.

Благодаря усилиям таких брендов, как HOKE и SSP, NAVAL и  BROEN в Америке и ЕВРОПЕ практически не существует незнакомых с продукцией мировых лидеров потребителей. Основным отличием подобных кранов считается быстродействие и компактность. Для того, чтобы привести в действие запорную арматуру такого типа достаточно всего четверти оборота. Впоследствии на основе подобного крана были разработаны необслуживаемые конструкции, что, с учетом общей технологичности, и позволяет смело присвоить им звание самого популярного вида запорной арматуры.

Наряду с преимуществами, шаровой кран имеет и ряд недостатков, с которыми непрерывно борются разработчики. Результатом такой работы и являются многие современные новшества. Другим стимулом развития стали и некоторые глобальные процессы мировой экономики. В данной статье освещены основные направления инновационного развития шаровой арматуры для трубопроводов. Новинки, как попытка избавиться от актуальных проблем.

Традиционно, появление новых решений представляет собой попытку избавиться от существующих недостатков или понизить себестоимость продукции. Нередко инновации являются результатом реакции производителя на меняющиеся требования эксплуатационников.

Если рассматривать шаровые краны, то в данной сфере основные проблемы тесно связаны с обеспечением герметичности уплотнений штока и крана. В отличие от аналогов, подобная конструкция не позволяет изменять силу прижима затвора. Иными словами — пользователь самостоятельно не в состоянии закрыть кран «сильнее» и устранить даже ничтожно маленькую протечку. Именно поэтому так много определяет качество уплотняющих элементов.

С уплотнением связана и проблема обеспечения герметичности при повышенном давлении. С целью поиска решения таких задач было предпринято немало попыток, в числе которых — подача специального герметика внутрь втыка седло-шар газового крана. Актуальность проблемы подтверждают и многочисленные патенты (классы F16K29/00, F16K25, F16K5/06 в соответствии с классификацией МПК 7), десятки новшеств которых обещают существенно улучшить характеристики запорной арматуры.

Остается актуальной и проблемы твердых примесей. Солевые отложения с легкостью повреждают уплотняющие элементы и зеркальную поверхность шаровой составляющей. Итогом являются многочисленные протечки. В свете всего вышеизложенного, исключительное значение представляет создание принципиально новых материалов для уплотняющих элементов запорной арматуры.

Как новые материалы создают новинки шаровых кранов?

Внимательно изучая продукцию таких мировых брендов, как: BROEN, Hogfors, NAVAL, можно сделать вывод об очевидном сходстве используемых схем и материалов. Кроме того, при ближайшем рассмотрении оказывается, что и сама конструкция со временем практически не изменялась. Доказательством тому являются 110 млн. кранов Ballofix, реализованных компанией BROEN.

Что касается «плавающего шара» или единого сварного корпуса, то такие «новинки» давно не являются инновациями и активно реализуются всеми производителями шаровых кранов. В данной области прогресс объясняется не кардинальными изменениями общей конструкции, а использованием более эффективных материалов. В первую очередь это касается уплотнений, поскольку в последних рекламных каталогах компании BROEN и NAVAL (к примеру, образец № 284400 457), в линейке Silver Line бренда Hogfors и тд. они изготавливаются из тефлона, дополнительно армированного углеродистой составляющей (PTFE+C). В случае если требуется повышенная термоустойчивость, композит усиливают кремниевой составляющей (PTFE+C + Si).

Витриной новинок уплотнителей можно назвать продукцию компании BROEN, ориентированную на газовую отрасль. Здесь помимо стандартных композиций из тефлона, в зависимости от предполагаемых условий использования, потребителям предлагают различные комбинации MM (металл-металл) и PMSS (металл-мягкий). Все новшества, касающиеся уплотнений шпинделя, заканчиваются на таких материалах, как: EPDM и FPM.

Сочетание функций и плотная интеграция с цифровыми приборами.

Если не учитывать интенсивное развитие приводов, а также измерительных и регулирующих устройств, то на конструкции шаровых элементов непосредственно оказывает влияние и тенденция к объединению нескольких функций и оборудование устройств различными датчиками цифровых систем контроля. Ярким примером решения задачи, озвученной первой, служит номинант премии «Innovation Awards» — продукция серии MBV бренда Ham-Let, объединяющая в одном корпусе игольный регулятор измеритель и запирающий кран. Новинка примечательна тем, что позволяет избавиться от различных дистанционных трубок, а также экономит место, материал и время.

Пристальное внимание, которое уделяют производители интеграции с современными цифровыми системами, подтверждает и тот факт, что многие лауреаты этой награды связаны именно с данной темой.

Глобальные процессы существенно изменять конструкцию шарового крана, мнение вице-президента компании Flowserve Naval.

Весьма неожиданным фактором, повлиявшим на разработку новинок в мире запорных элементов, стали глобальные изменения мировой экономики. Интересное мнение на эту тему у Эрика Дж. Ван Гемерена, представителя корпорации Flowserve Naval. Вице-президент компании отметил два основных процесса, которые оказывают существенное влияние на рынок трубопроводных систем.

В первую очередь нельзя не заметить развитие нетрадиционных методов добычи газа и нефти, соответственно, строительство новых перерабатывающих заводов, терминалов и магистралей. При этом производительность половины из озвученных выше объектов будет в два раза превышать мощности существующих перерабатывающих комплексов. Прямым следствием этого является потребность в трубопроводной арматуре существенно большего диаметра. Кроме того, востребованными окажутся и запорные элементы, способные выдерживать завышенное давление и температурный порог. Если несколько лет назад пределом считался диаметр 30-60 см, то сегодня максимум увеличен до 60-90 см. Новые требования потребуют и изменения существующих технологий, а также непрерывного поиска иных сплавов для изготовления корпусов и затворов, а также новых композитов уплотняющих элементов.

Вторым существенным фактором вице-президент мирового бренда считает повсеместное снижение инженерного опыта в пределах всей технологической цепочки. Современная структура производства ОЕМ не считает обязательным высокий инженерный уровень производителей, что сказывается негативно на параметрах выпускаемых изделий. Если рассматривать новые месторождения, то также ярко прослеживает нехватка квалифицированных кадров. Помимо признания очевидной необходимости подготовки персонала, ответом производителей является и создание устройств с программным обеспечением, которое предоставит возможность эффективно использовать оборудование даже малознакомым с инженерией пользователя. Принципиально новое программное обеспечение, а также открытые и доступные стандарты связи позволят даже удаленно контролировать показатели и параметры запорной арматуры. Наибольшее количество новых устройств будет разрабатываться именно в этом направлении.