Описание шарового крана: типы, детали и принцип их работы

Что такое шаровой кран? Ясное и прямое описание

Шаровой кран — это запорное устройство на четверть оборота, в котором используется полая перфорированная сфера, называемая шаром, для управления потоком жидкостей или газов через трубопровод. Когда отверстие шара совмещено с трубой, жидкость течет свободно. При повороте ручки на 90 градусов твердая сторона шарика перекрывает проход и поток полностью прекращается. Этот простой механический принцип делает шаровые краны одними из самых надежных и широко используемых типов клапанов в промышленности, коммерческих и жилых помещениях.

Шаровые краны являются идеальным решением, когда требуется надежное и быстродействующее отключение. В отличие от задвижек, для открытия или закрытия которых требуется несколько поворотов, шаровой клапан срабатывает мгновенно. Уже одна эта характеристика делает его незаменимым в системах аварийного отключения, линиях химической обработки, водопроводных сетях и системах газоснабжения.

С практической точки зрения, стандартный 2-дюймовый полнопроходной шаровой клапан, перекачивающий воду под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм, может обеспечить полное открытие-закрытие менее чем за одну секунду при ручном управлении. Такая скорость срабатывания невозможна при использовании проходных или задвижек одинакового размера. Описание шарового крана в конечном итоге определяется сочетанием простоты, надежности и скорости.

Основные компоненты, определяющие шаровой кран

Для понимания описания шарового крана необходимо знать, что делает каждая внутренняя часть. Каждый компонент играет непосредственную роль в производительности, герметичности и сроке службы.

Мяч

Сам шар является сердцем клапана. Обычно его изготавливают из нержавеющей стали, латуни, углеродистой стали или экзотических сплавов, таких как нержавеющая сталь Hastelloy или Duplex, для работы в агрессивных средах. Отверстие в центре шара определяет пропускную способность. В полнопроходной конструкции диаметр отверстия соответствует внутреннему диаметру трубы, что обеспечивает нулевое ограничение потока. В конструкции с уменьшенным (стандартным) отверстием отверстие на один размер меньше, что приводит к небольшому перепаду давления, но снижает производственные затраты.

Сиденья

Седла представляют собой уплотнительные кольца, которые прижимаются к шару как со стороны входа, так и со стороны выхода. Наиболее распространенным материалом седла является ПТФЭ (политетрафторэтилен), известный под коммерческим названием тефлон. Седла из ПТФЭ химически инертны, имеют низкое трение и выдерживают температуру от -40°F до 400°F (от -40°C до 204°C). Для применений с более высокими температурами седла могут быть изготовлены из PEEK (полиэфирэфиркетон), металла или ПТФЭ с углеродным наполнением. Конструкция седла определяет, обеспечивает ли клапан герметичное закрытие или просто дросселирующее уплотнение.

Стебель

Шток соединяет ручку или привод с шаром. Он передает вращательный момент на шар. Критической особенностью безопасности является конструкция штока с защитой от выброса, которая предотвращает выталкивание штока из корпуса клапана под высоким давлением. Стандарты ANSI/API теперь требуют наличия этой функции в большинстве промышленных шаровых кранов. Шток уплотнен уплотнением (обычно кольцами из ПТФЭ или графита) для предотвращения утечек через крышку клапана.

Тело

Корпус клапана содержит все внутренние детали и соединяется с системой трубопроводов посредством резьбовых, фланцевых или приварных торцевых соединений. Материалы корпуса варьируются от латуни и бронзы для водопроводов низкого давления до углеродистой стали для промышленного применения и нержавеющей стали 316 для коррозийных или санитарных применений. Конфигурация кузова — цельная, двухсекционная или трехсекционная — влияет на ремонтопригодность и гибкость установки.

Ручка или привод

У ручных шаровых кранов ручка представляет собой рычаг, обеспечивающий срабатывание на четверть оборота. Ручки обычно изготавливаются из ковкого чугуна, стали или армированного пластика. Многие ручки имеют приспособления для блокировки, фиксирующие клапан в открытом или закрытом положении. В автоматизированных системах шаровые краны оснащаются пневматическими, гидравлическими или электрическими приводами, которые реагируют на сигналы управления и интегрируются с системами управления технологическими процессами.

Типы шаровых кранов и их особенности применения

Описание шарового крана существенно различается в зависимости от конструктивной конфигурации. Каждый тип разработан для определенного набора условий эксплуатации.

Плавающий шаровой клапан

В плавающем шаровом кране шар не прикреплен к штоку, а «плавает» между двумя седлами. Линейное давление прижимает шар к седлу, расположенному ниже по потоку, создавая уплотнение. Эта конструкция экономически эффективна и хорошо работает для труб меньшего размера и умеренных номинальных давлений — обычно до класса 600 (1480 фунтов на квадратный дюйм при температуре окружающей среды для углеродистой стали). Плавающие шаровые краны размером от 1/4 до 8 дюймов являются стандартным выбором для линий водоснабжения, газораспределительных систем и промышленных применений общего назначения.

Шаровой кран с цапфой

Шаровой кран, установленный на цапфе, использует верхнюю и нижнюю цапфы (механические анкеры) для фиксации шара на месте. Седла движутся к шару, создавая уплотнение, а не шар движется к седлу. Такая конструкция значительно снижает рабочий крутящий момент, что делает ее подходящей для труб большого диаметра (более 6 дюймов) и приложений с высоким давлением до класса 2500 (6170 фунтов на квадратный дюйм). Цапфовые клапаны являются стандартом для нефте- и газопроводов, подводных систем и паровых систем высокого давления.

Шаровой клапан с V-образным отверстием

Вместо круглого отверстия шаровой кран с V-образным отверстием имеет V-образную выемку на шаре. Это позволяет осуществлять пропорциональное управление потоком, а не простое включение/выключение. По мере вращения шара V-образный паз постепенно открывается или закрывается, позволяя оператору точно контролировать скорость потока. Шаровые краны с V-образным отверстием используются в процессах, где необходима точная модуляция потока, например, в системах дозирования химикатов, производстве целлюлозы и бумаги, а также в контурах контроля температуры.

Трехходовые и четырехходовые шаровые краны

Многоходовые шаровые краны имеют более двух отверстий для потока. Трехходовой шаровой кран может перенаправлять поток между двумя выходными отверстиями (Т-образное отверстие) или смешивать два входных отверстия в одно выходное отверстие (L-образное отверстие). Четырехходовые шаровые краны удовлетворяют более сложным требованиям по распределению потока. Они широко используются в смесительных станциях, гидравлических системах и распределительных коллекторах, где направление потока необходимо изменять без установки нескольких отдельных клапанов.

Шаровые краны с полным проходом и с уменьшенным проходом

Полнопроходные (или полнопроходные) шаровые краны имеют проходное отверстие, равное внутреннему диаметру соединительной трубы, что приводит к отсутствию падения давления на клапане при полностью открытом положении. Это имеет решающее значение в приложениях, связанных с очисткой трубопроводов (очисткой трубопроводов), шламами или любыми другими видами работ, где недопустима потеря давления. Клапаны с уменьшенным проходом стоят дешевле и подходят для большинства стандартных условий эксплуатации, где допустимо небольшое падение давления.

Как работает шаровой кран: пошаговое объяснение механики

Знание того, как работает шаровой кран, имеет решающее значение для любого точного описания шарового крана. Операция проста, но технология, обеспечивающая герметичное отключение в течение миллионов циклов, не является таковой.

1. Открытая позиция: Ручка расположена параллельно трубе. Отверстие в шаре совпадает с трубопроводом, обеспечивая беспрепятственный поток. На этом этапе в полнопроходном шаровом кране практически нет падения давления.
2. Вращение: Поворот ручки на 45 градусов начинает ограничивать поток. Твердая поверхность шара начинает частично блокировать канал ствола. Это промежуточное положение не предназначено для постоянного дросселирования в стандартных шаровых кранах, поскольку со временем оно вызывает эрозию седла.
3. Закрытая позиция: При повороте на 90 градусов твердая сторона шара обращена в сторону потока. Седла плотно прижимаются к поверхности шара, создавая герметичное уплотнение. В клапанах с соответствующими номиналами это уплотнение выдерживает полное номинальное давление данного класса клапана.
4. Открытие: Поворот ручки назад на 90 градусов восстанавливает полный поток. Цикл может повторяться сотни тысяч раз без ухудшения качества уплотнения в качественных клапанах с использованием армированных ПТФЭ или металлических седел.

Механизм уплотнения основан на силе пружины седел, прижимающихся к шару. В конструкциях с плавающим шаром давление на входе помогает седлу на выходе создавать более плотное уплотнение по мере увеличения давления — эффект самоподпитки, который фактически улучшает характеристики запирания при высоком давлении. В конструкциях с цапфой подпружиненные седла поддерживают контакт независимо от давления в трубопроводе, обеспечивая надежное уплотнение как в условиях высокого, так и в условиях низкого давления.

Выбор материала для шаровых кранов: что означают технические характеристики

Выбор материала шарового крана напрямую определяет его совместимость с жидкостью, рабочую температуру, номинальное давление и ожидаемый срок службы. Выбор неправильного материала является одной из наиболее распространенных и дорогостоящих ошибок при составлении спецификации клапана.

Материалы корпуса и шара

• Латунь: Распространен в жилых водопроводах и газопроводах низкого давления. Хорошо работает с водой и природным газом при давлении примерно до 600 фунтов на квадратный дюйм. Не подходит для сред с аммиаком, ацетиленом или высоким содержанием хлоридов.
• Углеродистая сталь (ASTM A216 WCB): Стандарт для работы с нефтью, газом и паром в неагрессивных средах. Выдерживает температуру от -20°F до 800°F и классы давления до 2500.
• Нержавеющая сталь 316: Предпочтительно для агрессивных сред, продуктов питания и напитков, фармацевтической и морской среды. Устойчив к хлоридам и большинству кислот. Диапазон температур: от -300°F до 1500°F в зависимости от конструкции.
• Дуплексная/супердуплексная нержавеющая сталь: Используется в высокоагрессивных морских и химических средах. Обеспечивает в два раза больший предел текучести, чем у нержавеющей стали 316, а также превосходную стойкость к точечной и щелевой коррозии.
• Хастеллой C-276: Работает с высокоагрессивными средами, включая влажный хлор, соляную кислоту и серную кислоту. Используется в системах химической обработки и сероочистки дымовых газов.
• ПВХ/ХПВХ: Используется при работе с коррозионными химическими веществами, где металл неуместен. ПВХ ограничен температурой 140°F; ХПВХ простирается примерно до 200°F. Экономичен для химических линий низкого давления.

Материалы седла и температурные ограничения

• ПТФЭ: От -40°F до 400°F. Химически инертен, низкое трение. Стандарт для большинства шаровых кранов общего назначения.
• RPTFE (Усиленный ПТФЭ): ПТФЭ, наполненный стекловолокном или углеродным волокном. Повышенная механическая прочность и износостойкость. Подходит для более высоких скоростей и абразивных сред.
• ПЕК: До 500°F. Отличная химическая стойкость и устойчивость к истиранию. Используется в агрессивных химических и высокотемпературных средах.
• Металлические седла (стеллит, нержавеющая сталь или закаленные сплавы): До 1000°F или выше. Используется в паровых, высокотемпературных термомаслах и криогенных системах. Достигает отключения класса IV или V согласно ANSI FCI 70-2.
• Нейлон (Пенсильвания): Низкая стоимость, умеренная химическая стойкость. Используется в системах водоснабжения и легкой промышленности при температуре примерно до 200°F.

Ключевые стандарты и сертификаты, регулирующие шаровые краны

Подробное описание шарового крана в техническом контексте или контексте закупок должно включать применимые стандарты. Эти стандарты определяют требования к размерам, номинальным значениям давления и температуры, процедурам испытаний и отслеживанию материалов.

• API 6D: Основной стандарт для трубопроводных шаровых кранов. Охватывает требования к конструкции, материалам, размерам и испытаниям клапанов, используемых в системах нефте- и газопроводов. Требуется практически для всех применений в трубопроводах разведки и добычи.
• API 608: Охватывает металлические шаровые краны для нефтяной и газовой промышленности в фланцевых, резьбовых и приварных конфигурациях. Широко используется в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
• АСМЭ Б16.34: Подходит для клапанов с фланцевыми, резьбовыми и приварными концами. Определяет номинальные значения давления и температуры, материалы и размеры промышленных сервисных клапанов.
• ИСО 17292: Международный стандарт для металлических шаровых кранов, используемых в нефтяной, нефтехимической и смежных отраслях. Сопоставимо с API 608, но с некоторыми отличиями в тестировании и требованиях к размерам.
• ANSI/ISA 75.01 (рейтинг Cv): Определяет коэффициент расхода (Cv), используемый для характеристики пропускной способности шарового клапана. Cv, равный 1, означает, что поток воды составляет 1 галлон в минуту при перепаде давления 1 фунт на квадратный дюйм. Это стандартная метрика для определения размеров регулирующих шаровых кранов.
• ЭН 331: Европейский стандарт для шаровых кранов с ручным управлением в системах газоснабжения, особенно для установки в жилых и коммерческих зданиях.
• Сертификация пожарной безопасности (API 607/ISO 10497): Проверяет, сохраняет ли шаровой кран безопасное состояние во время и после пожара. Требуется на нефтеперерабатывающих заводах, морских платформах и объектах, работающих с легковоспламеняющимися материалами.

Шаровой кран против других типов клапанов: где шаровые краны выигрывают, а где нет

Сравнение шаровых кранов с другими типами клапанов помогает выяснить, когда шаровой кран является правильным выбором, а когда другая конструкция лучше подойдет для данного применения.

Шаровые краны превосходят задвижки и шаровые краны по скорости цикла и эффективности использования пространства. Тем не менее, шаровые клапаны являются лучшим выбором для точного управления потоком, где жидкость необходимо постоянно дросселировать с течением времени. Поворотные затворы выигрывают по цене за дюйм диаметра для крупных линий низкого давления, но не могут сравниться по качеству перекрытия с хорошо подобранными шаровыми кранами в большинстве жидкостей.

Отрасли промышленности и применения, в которых используются шаровые краны

Шаровые краны встречаются практически во всех отраслях промышленности и инфраструктуры. Понимание того, где они используются, углубляет общее описание шаровых кранов и объясняет, почему объемы производства шаровых кранов во всем мире превышают сотни миллионов единиц в год.

Нефть и газ

Шаровые краны являются доминирующим типом клапанов при добыче, переработке и переработке нефти и газа. Изоляция трубопроводов, управление устьем скважины, манифольдные системы и устройства для запуска скребков — все они полагаются на установленные на цапфе шаровые краны, соответствующие стандарту API 6D. На одной компрессорной станции транспортировки природного газа обычно можно найти более 200 шаровых кранов различных размеров от 2 до 36 дюймов. Они должны работать с метаном, сероводородом и конденсатами при давлении от 100 до 2000 фунтов на квадратный дюйм или более.

Химическая и нефтехимическая переработка

Химическим предприятиям необходима арматура, устойчивая к коррозии от кислот, щелочей, растворителей и окислителей. Футерованные шаровые краны (корпус и шар с футеровкой из ПТФЭ) используются там, где контакт металла с технологической жидкостью недопустим. Шаровые краны из высоколегированного сплава Hastelloy или Inconel предназначены для самых агрессивных условий эксплуатации. Шаровые краны с V-образным отверстием служат регулирующими клапанами в системах дозирования химикатов и питания реакторов.

Очистка и распределение воды

В муниципальных системах водоснабжения используются шаровые краны на входах в службы, водомерных установках, системах пожаротушения и точках впрыска химикатов на очистных сооружениях. Сертификация NSF/ANSI 61 требуется для клапанов, контактирующих с питьевой водой, ограничивая материалы только теми, которые не выделяют вредные соединения. Шаровые краны из латуни и ковкого чугуна с седлами из EPDM или PTFE являются стандартными для этих применений.

Продукты питания, напитки и фармацевтика

Санитарные шаровые краны из нержавеющей стали 316L с электрополированными поверхностями и седлами из PTFE или EPDM используются в пищевой, пивоваренной, молочной и фармацевтической промышленности. Эти клапаны соответствуют санитарным стандартам 3-A и требованиям FDA к материалам. Возможность очистки (CIP — очистка на месте) является ключевым требованием к проектированию; внутренняя часть мяча и тела должна быть полностью осушена, без мертвых ног, на которых могут размножаться бактерии.

ОВК и строительные услуги

Латунные шаровые краны повсеместно используются в коммерческих и жилых системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для изоляции холодильных машин, котлов, теплообменников и вентиляционных установок. Полнопроходные конструкции со сливными пробками используются в нижних точках систем в целях технического обслуживания. Приводные шаровые краны, подключенные к системам управления зданием (BMS), контролируют расход воды в гидравлических системах переменного объема для повышения энергоэффективности.

Производство электроэнергии

На атомных электростанциях, электростанциях, работающих на природном газе и возобновляемых источниках энергии, шаровые краны используются в системах водяного охлаждения, подачи топливного газа и продувки пара. В атомной энергетике шаровые краны должны соответствовать требованиям обеспечения качества ASME NQA-1 и иметь полную документацию по отслеживанию материалов. Для соблюдения экологических требований необходимы конструкции с высокой надежностью и низким уровнем неорганизованных выбросов.

Как определить и выбрать правильный шаровой кран

Точное описание шарового крана в спецификации на покупку предотвращает несоответствие оборудования, дорогостоящие замены и инциденты, связанные с безопасностью. Для закупки любого шарового крана необходимо определить следующие параметры:

• Тип жидкости: Определите, является ли среда газом, жидкостью, суспензией или двухфазной смесью. Укажите химический состав и любые опасные свойства (воспламеняющиеся, токсичные, коррозионные).
• Рабочее давление и температура: Укажите как нормальные условия эксплуатации, так и максимально возможные условия (расчетное давление и температура). Учитывайте переходные процессы давления или гидравлический удар.
• Расход и требуемый Cv: Рассчитайте требуемый коэффициент расхода, используя расход технологического процесса, давление на входе и допустимый перепад давления. Подберите шаровой клапан таким образом, чтобы рабочий Cv находился в пределах от 20% до 80% от максимального Cv клапана, чтобы избежать нестабильности управления.
• Размер трубы и торцевые соединения: Укажите номинальный размер трубы (NPS) и тип торцевого соединения: резьбовое (NPT), фланцевое (класс ANSI 150/300/600/и т. д.) или приварное встык. Подтвердите соответствие спецификации трубы и типа поверхности фланца (выступ, кольцевое соединение, плоская поверхность).
• Класс отключения: Определите приемлемый класс утечки по ANSI FCI 70-2 или API 598. Класс VI (пузыронепроницаемость) требуется для работы с газом. Класс IV или V может быть приемлемым для жидких применений.
• Активация: Определите, требуется ли ручное управление (рычаг или редуктор) или механическое приведение в действие (пневматическое, электрическое, гидравлическое). Для автоматических клапанов укажите безопасное положение (открытие или закрытие при отказе) и требуемый крутящий момент привода.
• Экологические правила: В регионах, на которые распространяются правила о неорганизованных выбросах (Метод 21 Агентства по охране окружающей среды, ISO 15848), укажите конструкцию клапана с низким уровнем выбросов с сертифицированным уплотнением штока и уплотнением крышки.
• Пожарная безопасность: Для эксплуатации на углеводородах укажите пожаробезопасную конструкцию и испытания в соответствии со стандартом API 607 или BS 6755, часть 2. Пожаробезопасные клапаны сохраняют первичную герметизацию при испытаниях на огнестойкость и обеспечивают вторичное металлическое уплотнение в случае разрушения мягких седел.

Установка, обслуживание и распространенные виды отказов

Даже шаровой кран самого высокого качества будет работать неэффективно или преждевременно выйдет из строя, если его неправильно установить или обслуживать. В следующем руководстве рассматриваются наиболее распространенные эксплуатационные проблемы, возникающие при эксплуатации шаровых кранов.

Рекомендации по установке

• Установите шаровые краны в правильном направлении потока. Хотя большинство из них являются двунаправленными, некоторые конструкции (особенно клапаны с двойной блокировкой и выпуском воздуха) являются однонаправленными. Стрелки на корпусе указывают предпочтительное направление потока.
• Избегайте установки шаровых кранов в системах, подверженных значительным гидроударам, без защиты от перенапряжения. Быстрое закрытие на четверть оборота может вызвать скачки давления, которые повреждают седла, поверхность шара и подсоединенные трубопроводы.
• Поддерживайте клапан и прилегающий трубопровод, чтобы предотвратить нагрузку на корпус. Тяжелые приводы на клапанах большего размера требуют независимой опоры во избежание изгиба и смещения штока.
• При работе с газом удалите застрявший газ из полости клапана после закрытия. Некоторые шаровые краны для этой цели имеют отверстие для сброса давления в полости корпуса.

Требования к регулярному техническому обслуживанию

• Периодически (минимум раз в квартал) выполняйте полный цикл открытия-закрытия шаровых кранов, чтобы предотвратить заклинивание шара на месте из-за образования накипи, коррозии или смещения седла.
• Осмотрите и при необходимости подтяните уплотнение штока. Небольшая утечка через шток иногда допустима для неопасных жидкостей, но для токсичных или легковоспламеняющихся жидкостей требуется нулевой допуск.
• В трехкомпонентных шаровых кранах центральный корпус можно снять для замены седла и шара, не отсоединяя кран от трубопровода. Это значительно сокращает время простоя при обслуживании.
• Ежегодно смазывайте шток и редуктор (для клапанов с приводом от редуктора), используя рекомендованную производителем смазку, совместимую с технологической жидкостью.

Распространенные виды отказов

• Эрозия сиденья: Вызывается работой клапана в частично открытом положении (дроссель) с абразивными или высокоскоростными средами. Предотвращает герметичное отключение. Решение: используйте V-образный клапан для дросселирования или увеличьте его размер, чтобы снизить скорость.
• Утечка штока: Чаще всего возникает из-за износа уплотнения или коррозии штока. В опасных условиях это проблема безопасности. Регулярная проверка и замена упаковки решают большинство случаев.
• Захват мяча: Шар застревает на месте из-за коррозии, накипи или теплового расширения. Часто встречается в редко эксплуатируемых клапанах. Предотвращается регулярной ездой на велосипеде и правильным выбором материала для жидкости.
• Избыточное давление в полости тела: Жидкость, попавшая в полость клапана (между входным и выходным седлами в двухседельной конструкции), может расшириться под воздействием тепла и превысить номинальное давление корпуса. Конструкции с двойной блокировкой и выпуском воздуха с вентиляционным отверстием на корпусе решают эту проблему.
• Деформация сиденья: При работе под высоким давлением седла из ПТФЭ могут деформироваться (ползти) под постоянной нагрузкой, что приводит к постепенной утечке через седло. Усиленные седла из ПТФЭ или ПЭЭК лучше противостоят этому. Металлические сиденья полностью устраняют проблему.

Номинальные значения давления и температуры: правильное считывание данных

Каждый шаровой кран имеет номинальное давление-температуру (P-T), которое определяет максимально допустимое рабочее давление (MAWP) при определенных температурах. Неправильное прочтение номинального значения P-T — одна из самых опасных ошибок при выборе клапана. Клапан, рассчитанный на 285 фунтов на квадратный дюйм при 100 °F, может быть рассчитан только на 150 фунтов на квадратный дюйм при 400 °F из-за снижения предела текучести материала при повышенных температурах.

ASME B16.34 предоставляет стандартные таблицы номинальных характеристик P-T для фланцевых и приварных клапанов. Например, клапан из углеродистой стали ASTM A216 WCB класса 150 по ANSI:

• При температуре от -20°F до 100°F: максимально допустимое рабочее давление 285 фунтов на квадратный дюйм.
• При 200°F: 260 фунтов на квадратный дюйм
• При 400°F: 230 фунтов на квадратный дюйм
• При 600°F: 200 фунтов на квадратный дюйм
• При 800°F: 170 фунтов на квадратный дюйм

Ограничения на материал сиденья могут быть более строгими, чем ограничения на материал корпуса. Шаровой клапан с седлом из ПТФЭ и корпусом из углеродистой стали может быть рассчитан на температуру 800°F на уровне корпуса, но седла из ПТФЭ ограничивают практическую рабочую температуру до 400°F. Всегда проверяйте номинальные характеристики седла отдельно от номинальных характеристик корпуса, указанные в технических характеристиках клапана.

Приводные шаровые краны: интеграция в автоматизированные системы

Когда шаровой кран оснащен пневматическим, электрическим или гидравлическим приводом, он становится автоматическим включением/выключением или элементом управления в технологической системе. Эта конфигурация становится все более распространенной по мере того, как промышленные предприятия переходят к большей автоматизации и удаленному мониторингу.

Пневматические приводы

Пневматические приводы используют сжатый воздух (обычно под давлением 40–120 фунтов на квадратный дюйм) для вращения шара. Конструкции с пружинным возвратом (одностороннего действия) не могут перейти в определенное положение (открыто или закрыто) при потере подачи воздуха, что является критической функцией безопасности. Конструкции двойного действия требуют подачи воздуха с обеих сторон и должны иметь отдельный предохранительный механизм. Пневматические приводы реагируют менее чем за одну секунду для клапанов большинства размеров, что делает их идеальными для приложений аварийного отключения (ESD).

Электрические приводы

Электрические приводы получают сигналы 4–20 мА или цифровые сигналы от РСУ или ПЛК и приводят клапан в нужное положение с помощью электродвигателя и редуктора. Они подходят для мест без подачи приборного воздуха. Электрические приводы шаровых кранов теперь являются стандартом для удаленных станций мониторинга трубопроводов, водоочистных сооружений и систем автоматизации зданий. Время отклика меньше, чем у пневматического – обычно от 5 до 30 секунд для полного хода – что может быть приемлемо для многих технологических применений.

Электромагнитные клапаны и позиционеры

Электромагнитные клапаны используются с пневматическими приводами для управления подачей воздуха и направления его на открытие или закрытие шарового клапана. Интеллектуальные позиционеры используются, когда требуется модулирующее управление — они получают управляющий сигнал и точно позиционируют шар под заданным углом (для V-образных или специальных шаровых кранов). Современные интеллектуальные позиционеры оснащены протоколом HART или Foundation Fieldbus для диагностической обратной связи с системой управления.