Клапан предохранительный что это

Клапан предохранительный что это

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

По принципу действия:

  • Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
  • Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

  • пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
  • двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

  • пружинные;
  • рычажно-грузовые;
  • магнито-пружинные.

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

  • малого подъема: до 1/20;
  • среднего подъема: до 1/4;
  • полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

  • жидкостных систем высокого давления;
  • газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

  • Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
  • Достаточная пропускная способность при открытии.
  • Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
  • Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
  • Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

  • (ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
  • «Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
  • ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

  • производительность бойлера или главного насоса;
  • объем и рабочая температура рабочей среды;
  • особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: stankiexpert.ru

Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Устройство предохранительных клапанов

Предохранительный клапан – это специальная трубопроводная арматура, функционирующая от рабочей среды. Существуют различные типы предохранительных устройств, но сбросные клапаны пользуются наибольшей популярностью благодаря эффективности работы при относительной несложности конструкции.

Конструкция предохранительного клапана зависит от его типа, но чаще применяются клапаны с пружинным механизмом прямого действия, обязательными компонентами которых являются задатчик с запорным органом. Задатчик отвечает за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.

Принцип работы

Когда клапан пребывает в закрытом положении, чувствительный элемент находится под воздействием рабочего давления системы. Когда в системе начинают возникать процессы, провоцирующие повышение уровня давления выше рабочего, сила притяжения золотника к седлу снижается. В момент, когда сила равняется нулю, наступает уравновешивание рабочих сил от воздействия давления внутри системы и задатчика на чувствительный элемент. Начинается открытие запорного клапана. Если внутрисистемное давление продолжает расти, осуществляется выпуск рабочей среды через открытый клапан. Когда давление в системе постепенно падает и приходит в норму после сброса рабочей среды, запорный орган под воздействием усилия задатчика закрывается.

Чтобы клапан закрылся, давление должно опуститься до отметки на 10-15% ниже, нежели уровень нормального давления в системе. Это связано с тем, что для возвращения запорного элемента в герметичное положение требуется усилие значительно большее, нежели то, которого было достаточно для поддержания его в закрытом положении до момента открытия.

Разновидности клапанов предохранительного типа

Существуют разные типы предохранительных клапанов, которые классифицируются по наличию определенных признаков.

Читать еще:  Двигатель мотоблока не набирает обороты причина

По принципу действия выделяют два типа сбросных клапанов:

  • Клапаны прямого действия срабатывают непосредственно под воздействием рабочей среды.
  • Клапаны сбросные обратного действия реагируют на силу постороннего источника давления или открываются под воздействием электричества.

По типу подъема замыкающего органа сбросные предохранительные клапаны подразделяют на:

  • Устройства пропорционального действия, которые чаще используются для несжимаемой среды, хотя конструкция предусматривает возможность применения для сжимаемых сред. Клапаны открываются пропорционально росту давления в системе, с подъемом затвора клапан сбрасывает рабочую среду равномерно.
  • Устройства двухпозиционного действия моментально открываются на полный ход, когда достигается предельное давление клапана. Применяются для сжимаемых сред (пар, воздух, газы).

В зависимости от высоты подъема замыкающего органа:

  • Малоподъемные клапаны, высота подъема в которых составляет около 0,05 диаметра седла, характеризуются минимальной пропускной способностью, поэтому не подходят для мощных промышленных систем. Устройства обычно имеют пропорциональный механизм действия и отличаются простотой конструкции.
  • В полноподъемных клапанах, которые, как правило, функционируют на основании двухпозиционного механизма, высота подъема устройства равняется или превышает диаметр седла. Клапаны имеют высокую пропускную способность и характеризуются более сложной конструкцией, нежели малоподъемные устройства, поэтому их стоимость выше

По типу оказываемой нагрузки на золотник клапаны сбросные подразделяют на:

  • Рычажно-грузовые или грузовые клапаны – устройства, в которых давлению противодействует усилие, создаваемое рычажно-грузовым механизмом. В зависимости от массы груза и длины рычага определяется давление срабатывания и диапазон давлений.
  • В пружинных клапанах внутрисистемному давлению противодействует предохранительный пружинный механизм. Сила сжатия стальной пружины определяет давление, при котором срабатывает пружинный механизм. Диапазоны настройки пружинного клапана зависят от упругости пружины. Невысокая цена, простота и надежность конструкции делают пружинные клапаны оптимальным вариантом для различных инженерных систем и маломощных промышленных установок.

Регулировка предохранительных клапанов

Регулировка предохранительного клапана осуществляется после окончания процесса монтажа. При помощи стальной пружины клапан настраивают таким образом, чтобы усилие золотника прижимало устройство к седлу запорного органа и предотвращало несвоевременный сброс рабочей среды. Настройка предохранительного клапана пружинного осуществляется при помощи специального винта. Конструкция предохранительного клапана устроена таким образом, что затяжка пружины сверх установленной величины, полностью исключена.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением.
Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

  • Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
  • Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
  • Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
  • Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
  • Возможность использования устройств в агрессивной среде.
  • В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Источник: saz-avangard.ru

Клапан предохранительный. Принцип действия, назначение, классификация и конструкции.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений

Содержание

  • 1 Принцип действия
  • 2 Классификация предохранительных клапанов
  • 3 Различия в конструкциях
    • 3.1 Пружинные клапаны
    • 3.2 Рычажно-грузовые клапаны
    • 3.3 Магнито-пружинные клапаны
  • 4 Технические требования к предохранительным клапанам
  • 5 Правила и стандарты
  • 6 Примечания

Принцип действия

На поясняющем рисунке — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

  • клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
  • клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;

По характеру подъёма замыкающего органа

  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъёма замыкающего органа

  • малоподъёмные
  • среднеподъёмные
  • полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Различия в конструкциях

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС.

Рычажно-грузовые клапаны

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах.

Читать еще:  Электроинструменты для работы с деревом

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана.

Магнито-пружинные клапаны

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

  • безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
  • обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
  • осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
  • обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.

Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей

Правила и стандарты

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор.

Источник: upi.tiu.ru

Основные типы предохранительных клапанов и их применение

При эксплуатации любой системы в трубопроводах из-за сбоя в работе может возникнуть высокое давление, которое способно привести к разрушению оборудования. Для защиты агрегатов в систему устанавливают предохранительный клапан, который, если в трубопроводах повысится давление выше номинального, производит сброс избытка рабочей среды, и в системе восстанавливается номинальное давление.

Принцип действия предохранительных клапанов

Защитное устройство от высокого давления устанавливается в трубопроводах и сосудах, находящихся под давлением. В зависимости от назначения конструкция предохранительных элементов может быть разным, но схема и принцип работы у всех одинакова.

При нормальной работе оборудования седло под действием пружинного механизма закрыто и не оказывает никакого воздействия на систему. Давление настройки клапана равно рабочему давлению в системе. Когда напор в трубопроводах превысит усилие пружинного элемента, закрывающего отверстие, то седло откроется и произойдет выброс проводимой среды. В результате давление упадет и седло опять закроется.

Схема предохранительного клапана

Рабочая среда может быть разной, вода, пар, газообразные фракции, смазочные и гидравлические масла и нефтепродукты. Поэтому и сброс излишек напора может производится в атмосферу, например, пар, воздух, вода, или обратно в сливную магистраль для агрессивных материалов.

Предохранительный клапан начинает приоткрываться для сброса давления при напоре на 3% ниже номинального. Сброс рабочей среды вначале небольшой, но если этого недостаточно и напор растет, то седло откроет доступ к сливу при показателях 110-115% от рабочего.

После того как напор упадет, седло перекроет доступ, и система продолжит работу в нормальном режиме.

Применение предохранительных устройств

Для обеспечения безопасной работы предохранительный фитинг является обязательным элементом любой системы, работающей под давлением.

В зависимости от назначения они могут устанавливаться в следующих местах:

  1. Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубопроводах после подающего насоса. Так как горячая вода агрессивна, сброс должен направляться в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество агрегатов может доходить до 2 и больше.
  2. Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю.

Фитинг сантехнический для водопровода

  • Гидросистема. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла. Гидросистема служит для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительный фитинг устанавливается на трубах, или может быть в составе насоса или гидрораспределителя. Сброс масла производится в сливную магистраль.
  • Трубопроводы газоснабжения. Повышение напора в трубах может привести к аварийной ситуации – это отрыв пламени от горелок, накапливание излишка газа и взрыв в помещении. Поэтому арматура устанавливается сразу после регулятора напора, а сброс производится в атмосферу.
  • Система воздушная, компрессоры. Защитное устройство устанавливается в корпусе компрессора, сброс происходит в атмосферу.
  • Предохранительный фитинг компрессора

    Виды защитных механизмов

    В промышленности применяются различные конструкции защитных устройств труб, в зависимости от их места установки и проводимой среды. Это могут быть пружинные, рычажные, мембранные, двухпозиционные и другие виды применяемых предохранительных клапанов.

    Рассмотрим подробнее их устройство и принцип работы.

    Клапан предохранительный пружинный

    Самый широко используемый предохранительный клапан, особенно для систем отопления. Основные его преимущества, простота конструкции и возможность легко отрегулировать на рабочее давление в системе. Различают следующие разновидности защитных пружинных механизмов:

    • прямого действия – устройство срабатывает при непосредственном воздействии рабочей среды;
    • непрямого действия – сброс повышенного напора производится внешним управлением, например, электрическим сигналом;
    • двухпозиционные агрегаты – открытие фитинга происходит сразу резко на полный ход, после сброса напора фитинг резко закрывается, что может вызвать автоколебания седла и вибрацию механизма.

    Двухпозиционный фитинг

    Защитный механизм рычажного типа

    Механизм данного фитинга состоит из рычага, соединенного с золотником, который закрывает отверстие выпуска. На рычаг подвешивается груз, и, в зависимости от веса груза и места крепления на рычаге, регулируется настройка механизма.

    Груз фиксируется на рычаге от случайного смещения и изменения настройки. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, поэтому применение таких механизмов производится в системах с большим диаметром труб, больше 50 мм.

    Защитное устройство рычажного типа

    Клапан предохранительный мембранный

    Основным элементом такой конструкции является мембрана. Принцип работы состоит в том, что при возникновении аварийного напора в трубах мембрана разрывается и производится сброс рабочей среды. Мембранные устройства просты в изготовлении, герметичны и быстро срабатывают.

    Важно! У них есть существенный недостаток, после каждого срабатывания мембрану надо менять на новую. Поэтому всегда рядом с таким устройством ставят и обычный фитинг.

    В зависимости от конструкции, такие устройства могут быть с разрывной мембраной и с хлопающей мембраной:

    1. Механизмы с разрывной мембраной применяют в системах с жидкими и газообразными рабочими средами. Форма мембраны плоская или куполообразная, при резком изменении давления выше рабочего устройство срабатывает, и мембрана разрушается.
    2. Механизмы с хлопающей мембраной используются чаще всего в системах с газообразной рабочей средой. Мембрана изготавливается из каучукообразной ткани и предохраняет трубы как от повышения, так и опасного снижения давления. Для этого сверху и снизу мембраны расположены ножи. При изменении давления мембрана выгибается, и когда, при резком перепаде в системе, касается ножей, то происходит разрез оболочки. При этом в зависимости от величины напора происходит или сброс, или пополнение от дополнительной емкости.

    Предохранительное мембранное устройство

    Установка и монтаж

    Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых и водяных трубопроводов, при установке защитных агрегатов, рекомендуется соблюдать следующие требования:

    1. На трубах, подходящих к защитному механизму, и трубопроводах сброса напора нельзя устанавливать запорную арматуру и фильтра.
    2. Ось пружинного фитинга должна устанавливаться вертикально. К агрегату должен быть обеспечен свободный доступ для замены и регулировки.
    3. Рычаг защитного механизма рычажного типа при установке должен располагаться горизонтально.
    4. Перед фитингом для контроля напора необходимо установить манометр.

    Установка манометра на трубопровод

  • В зависимости от рабочей среды отводящая труба может быть направлена: в атмосферу для пара и газообразных неагрессивных сред. Для горячей воды слив должен быть направлен в специальную емкость, или обратно в систему. Если в трубах агрессивная среда, то сброс должен сливаться только в закрытый резервуар.
  • Длина трубы от оборудования до установки защитного агрегата должна быть минимальной. На этом участке не допускается подключение ответвлений для отбора рабочей среды.
  • Предохранительный клапан для системы отопления может устанавливаться в нескольких местах на трубопроводе, при этом расход рабочей среды через трубопровод должен быть на 1,25 раз больше, чем суммарный расход устанавливаемых устройств. Установка оборудования в котельной

    Эксплуатация

    Долговечность работы защитных механизмов зависит от соблюдения всех условий технической эксплуатации. При работе защитного агрегата из-за износа основных частей могут возникать следующие дефекты:

    1. Негерметичность седла. Дефект может возникнуть в результате попадания металлической стружки и наличие рисок на седле. Дефект устраняется притиркой седла или его заменой на аналогичный фитинг.
    2. Заниженное давление открытия устройства вследствие потери пружиной клапана своих упругих свойств или разрегулировка настройки. Для устранения отказа надо заменить пружину или сам фитинг, настроить давление, проверить в работе и поставить пломбу.
    3. Если необходимо произвести замену агрегата для ремонта, то на его место нельзя временно ставить заглушку или вентиль. Необходимо, для безопасности объекта, предварительно произвести подбор клапана с точно такими же характеристиками, и только его устанавливать вместо снятого.
    4. Если возникает пульсация при работе, быстрое открытие и закрытие затвора устройства, то такой дефект может вызывать нежелательную вибрацию трубопроводов, что может привести к их деформированию. Причиной может быть несоответствие размеров сечений основного трубопровода и трубопровода, подключенного к агрегату. Для устранения дефекта надо при монтаже устанавливать трубы одинакового сечения.

    Источник: znatoktepla.ru

    Предохранительные клапаны

    Предохранительные клапаны служат для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления рабочей среды свыше установленной величины посредством сброса ее избытка.

    Вопросам предохранения пневмо- и гидросистем от избыточного давления отводится важное место в комплексе мероприятий по обеспечению общей надежности работы систем трубопроводного транспорта, промышленных и энергетических установок.

    Угроза избыточного давления может появляться как вследствие воздействия сторонних факторов ─ поломки оборудования, ошибок персонала, поступления тепла от сторонних источников и т. д., так и в результате внутренних физических процессов.

    Предотвращение аварийного превышения рабочих параметров― функция предохранительной трубопроводной арматуры, важным сегментом которой являются предохранительные клапаны. Яркий пример ─ предохранительный клапан для котла, срабатывающий, как только давление в барабане котла достигает предельных значений. Часть пара через клапан выпускается в атмосферу, и давление возвращается к допустимым величинам. Или предохранительный сбросной клапан, без которого не обходится ни одна система, в которой проходит газ под давлением. Еще один совсем «бытовой» пример ─ клапан предохранительный для водонагревателя.

    Впрочем, предохранительная трубопроводная арматура ─ это не только предохранительные клапаны.

    О многообразии выбора.

    Предохранительная арматура производится в различных формах. Например, в виде мембранно-разрывных устройств (МРУ) и мембранно-предохранительных устройств (МПУ). Первые состоят из разрывной предохранительной мембраны и узла ее крепления. Сами МРУ могут быть разрывными, срезными, ломающимися, с принудительным разрушением. Эти устройства обеспечивают максимально оперативный сброс рабочей среды.

    Мембранные предохранительные устройства (МПУ) имеют в своем составе МРУ и предохранительный клапан. Обладая минимальной инерционностью, при срабатывании они способны обеспечить быстрое открытие проходов для сброса большого количества рабочей среды. МПУ устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами.

    Еще один вариант предохранительной арматуры ─ импульсно-предохранительное устройство (ИПУ) ─ совокупность предохранительных клапанов. Клапан предохранительный 1 (в некоторых нормативных документах его называют ГПК ─ главный предохранительный клапан) устанавливается на магистрали (емкости, резервуаре), а второй импульсный клапан предохранительный 2 с меньшим проходным сечением выполняет роль управляющего элемента.

    . и решающей роли предохранительного клапана

    И все же, предохранительные клапаны ― самостоятельно или в составе специальных устройств ― главный способ предупредить разрушительные последствия аварийного превышения давления.

    В сравнении с другими видами предохранительной арматуры устройство клапана предохранительного достаточно простое. Не составляет сложностей настройка и регулировка предохранительных клапанов. Их отличает огромный выбор ─ большое разнообразие модификаций, исполнений и размеров. Установка предохранительного клапана ─ наиболее универсальный способ обеспечить высокую безопасность широкого спектра технологического оборудования.

    Несмотря на то, что во всех его приложениях назначение предохранительного клапана одно ─ оберегать оборудование от недопустимого превышения давления, у этого сегмента трубопроводной арматуры немало разновидностей. Предохранительные клапаны классифицируют по целому ряду признаков.

    Предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия

    По виду зависимости хода запирающего элемента от давления на входе в клапан различают предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия.

    Предохранительный клапан пропорционального действия имеет пропорциональную характеристику подъема, т. е. подъем запирающего элемента происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Предохранительные клапаны пропорционального действия используются для несжимаемых сред, например, воды.

    Срабатывание предохранительного клапана двухпозиционного действия означает, что запирающий элемент преодолеет весь конструктивно ограниченный ход или его большую часть одним скачком, практически без изменения давления рабочей среды. Такие клапаны особенно уместны для сжимаемых сред.

    Предохранительные клапаны ─мало-, средне- и полноподъемные

    В предохранительных малоподъемных клапанах высота подъема золотника (ход запирающего элемента) не превышает 1/20 (0,05) от наименьшего диаметра седла. Такие клапаны являются клапанами пропорционального действия.

    В предохранительных среднеподъемных клапанах высота подъема составляет от 1/20 до ¼ (0,05. 0,25) наименьшего диаметра седла. Эти клапаны бывают как пропорционального, так и двухпозиционного действия. Применяются, как правило, для жидкостей.

    Малоподъемные и среднеподъемные клапаны подходят для трубопроводов, где не требуется большая пропускная способность.

    В предохранительных полноподъемных клапанах высота подъема золотника равна или превышает 1/4 (0,25) от наименьшего диаметра седла. Это клапаны двухпозиционного действия. Они отличаются высокой производительностью.

    Классификация предохранительных клапанов по способу нагружения запирающего элемента (виду нагрузки)

    По виду нагрузки предохранительные клапаны классифицируют на пружинные, грузовые, рычажно-пружинные, рычажно-грузовые, клапаны с газовой камерой.

    В предохранительных пружинных клапанах усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создает пружина. А в предохранительных грузовых клапанах ─ сила тяжести груза.

    Если груз закреплен на рычаге ─ это предохранительный рычажно-грузовой клапан. Рычажно-пружинным называется предохранительный пружинный клапан, в котором пружина закреплена не по оси запирающего элемента, а усилие от нее передается при помощи рычажного механизма.

    Рычажно-грузовые клапаны изготавливают только малоподъемными, они отличаются простотой конструкции и постоянством усилия.

    Пружинный предохранительный клапан имеет простую конструкцию, надежен в эксплуатации, обладает высокой чувствительностью.

    Рычажно-пружинные клапаны применяются достаточно редко.

    В предохранительном клапане с газовой камерой усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создается давлением сжатого газа, действующего на запирающий элемент через мембрану, сильфон или поршень.

    Предохранительные клапаны прямого и непрямого действия

    Различают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия. Предохранительный клапан прямого действия работает только от энергии рабочей среды, не имея вспомогательных устройств, управляющих им в автоматическом режиме. Рабочая среда непосредственно воздействует на запирающий элемент или на гибкий элемент (сильфон или мембрану), механически связанный с запирающим элементом. Предохранительный клапан прямого действия ─ это простая конструкция, не трудоемкое изготовление, статические характеристики срабатывания, зависящие от давления и расхода рабочей среды, быстродействие в силу небольшой массы подвижных деталей.

    В некоторых классификациях предохранительных клапанов «классическими» клапанами принято считать только клапаны прямого действия.

    При больших расходах и высоком давлении габаритные размеры предохранительных клапанов прямого действия значительно увеличиваются, и тогда целесообразнее применять предохранительные клапаны непрямого действия.

    Предохранительные клапаны непрямого действия работают от энергии рабочей среды, с использованием вспомогательных устройств ― встроенного импульсного механизма или вынесенной импульсной арматуры. Импульсом для срабатывания может служить рабочая среда, поступающая из импульсного предохранительного клапана, настроенного на заданное повышение давления. Возможно вспомогательное управление с помощью постороннего источника энергии.

    Предохранительные клапаны непрямого действия более «чувствительны», обладают хорошей устойчивостью, используя их легче обеспечить дистанционное управление разгрузкой.

    Предохранительные клапаны: классификация по другим признакам

    По типу проточной части корпуса различаются предохранительные клапаны угловые (с одним или двумя выходными патрубками) и предохранительные клапаны проходные ─ с патрубками, расположенными на одной оси.

    В зависимости от способа формообразования корпуса выделяют предохранительные клапаны кованые, литые, сварные, штампованные и комбинированные (лито-сварные, ковано-сварные, ковано-литые, штампо-сварные).

    Способ присоединения к трубопроводу дает основания говорить о предохранительных клапанах фланцевых (клапан предохранительный фланцевый), муфтовых, цапковых, штуцерно-торцовых, под приварку.

    Уплотнение в затворе по форме может быть плоским или конусным, а по материалам: «металл по металлу», «металл-полимер» (в частности, с эластичным уплотнением).

    Существует несколько типов уплотнения неподвижных элементов: без уплотнения разъемов выходной полости клапана, с плоским уплотнением, с уплотнением «выступ-впадина», с уплотнением «шип-паз», с промежуточным кольцом.

    По типу уплотнения подвижных элементов предохранительные клапаны делятся на сильфонные и не сильфонные. В сильфонных для герметизации штока, а также в качестве чувствительного или силового элемента используется сильфон. Есть и другие по виду чувствительного органа типы предохранительных клапанов.

    В предохранительном мембранном клапане имеется мембранный чувствительный орган ─ воспринимающая воздействие давления рабочей среды, связанная с запирающим элементом мембрана.

    Предохранительный поршневой клапан ─ это клапан прямого действия, у которого чувствительным элементом, воспринимающим воздействие давления рабочей среды, является связанный с запирающим элементом поршень.

    Существуют предохранительные клапаны, срабатывающие от температуры. Чувствительный элемент при повышении температуры среды в защищаемом объекте перемещает запирающий элемент для сброса рабочей среды и снижения температуры.

    Клапан давления предохранительный, имеющий специальное устройство для пробного срабатывания при определенных значениях давления, называется предохранительным клапаном с подрывом (поскольку подрывом называют пробное срабатывание).

    Предохранительное устройство, состоящее из двух предохранительных клапанов и переключающего устройства в виде трехходовой арматуры, обеспечивающей постоянное соединение защищаемого от недопустимого превышения давления оборудования только с одним из предохранительных клапанов, называют блоком предохранительных клапанов.

    К предохранительным клапанам вне зависимости от того, для какой рабочей среды они предназначены, ─ клапан газовый предохранительный, предохранительный паровой клапан, клапан предохранительный гидравлический─ предъявляются очень жесткие требования. Предохранительный клапан должен многое.

    Работа предохранительного клапана должна быть стабильной (в открытом состоянии ─ устойчивой, без вибраций), надежной и безотказной.

    Клапан должен обеспечивать требуемую пропускную способность.

    Его закрытие должно происходить своевременно, с требуемой степенью герметичности.

    Эксплуатация предохранительных клапанов должна быть максимально простой.

    Современное оборудование (трубопроводы и сосуды, работающие под давлением, ─ не исключение) становится все сложнее. Все выше концентрация энергии на каждый кубический дециметр ее объема, и все больше опасностей таит выход этой энергии из-под контроля. Предохранительные клапаны позволяют контроль не терять, делая работу и жизнь человека более предсказуемой и безопасной.

    Источник: armatek.ru

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector