Клапана предохранительные: Предохранительный клапан: устройство, назначение, работа, типы

3 вида предохранительных клапанов для систем отопления

Предохранительный клапан — это элемент, которые защищает сантехническое оборудование в системах отопления и водоснабжения от превышения давления до критического уровня. Защита обеспечивается сбросом избытка рабочей среды в автоматическом режиме. И затем сброс среды прекращается. Это происходит при снижении давления до допустимого значения. В этом материале рассмотрим основное устройство клапана, его разновидности и другие особенности.

Устройство клапана

Конструктивными элементами клапанов для предохранения от излишнего давления являются следующие основные элементы:

• корпус
• крышка
• колпак
• затвор
• шток и пружина на нем
• устройство для открытия клапана под «принуждением»

В корпусе на резьбе монтируется так называемое «седло». На него устанавливается золотник. Он фиксируется на оси клапана при помощи направляющей втулки. Седло вместе с золотником образуют затвор. В золотник вставляется шток. Он прижимает золотник к седлу за счет усилия пружины. Степень сжатия пружины регулируется нажимным винтом с контргайкой.

В колпаке размещено устройство принудительного открытия клапана. Оно состоит из рычага, который закрепляется на оси с вилкой. Для полного и быстрого открытия клапана предусмотрено специальное поджимное кольцо. Оно фиксируется отворотом стопорного винта.

Устройство принудительного открывания необходимо для проведения проверки работоспособности оборудования время о времени. Детали предназначенного для использования в жидкостях и газах оборудования покрываются специальным антикоррозийным составом.

Предохранительные клапаны в обязательном порядке проходят ревизию и проверку в специализированных лабораториях. Или непосредственно на месте применения (в случаях невозможности отправить прибор на обследование в лабораторию). Проверяется работоспособность оборудования, целостность деталей, качество уплотнителей. Срок проверки устанавливает организация с соответствующими полномочиями. Ревизия осуществляется по графику. Но не реже одного раза в год. Нужно это в первую очередь для того, чтобы ваша система отопления могла функционировать нормальным образом.

Качество оборудования регламентируется Государственными Стандартами, Техническими Условиями и различными отраслевыми указаниями.

Принцип работы

Принцип работы предохранительного клапана достаточно прост. Он заключается в следующем:

Когда давление достигает того значения давления, при котором происходит срабатывание клапана, он мгновенно и полностью открывается. При этом избыток газа стравливается в газоотводящую линию. Сброс среды прекращается, когда после снижения давления в сосуде золотник возвращается в исходное положение.

Все клапаны, как аварийная арматура, должны быть надежными и иметь четкость срабатывания. При этом обязательны:

• быстрое открывание при наступлении порога срабатывания
• достаточная пропускная способность (не ниже необходимой)
• исключение утечки и полная герметичность
• обязательное, и без задержек закрытие при снижении напора

Классификация оборудования

Существуют следующие виды предохранительных клапанов:

1. Клапан пружинный.
2. Клапан мембранный.
3. Клапан обратный.

Предохранительный клапан пружинного типа является наиболее распространенным. Особенно часто применяется в системах при отоплении и горячем водоснабжении. Его основными преимуществами являются сравнительно простая конструкция и легкое регулирование.

Двухпозиционные агрегаты, клапаны прямого и непрямого действия – это разновидности оборудования пружинных предохранительных клапанов.

Существуют механизмы рычажного типа, которые тоже защищают систему от чрезмерно повышенного давления. Они состоят из золотника и груза. Так же в них есть рычаг. Эти устройства очень громоздкие. Поэтому применяются на трубах с диаметром более 50 сантиметров.

Предохранительные клапаны мембранного типа имеют в своей конструкции мембрану. Это ее основной элемент. Принцип действия состоит в разрыве мембраны. Разрыв происходит при повышении напора до критического уровня.

Такие клапаны герметичные, простые в изготовлении. И отличаются быстротой срабатывания. Но они требуют смены мембраны после каждого срабатывания. По этой причине рядом с мембранным клапаном всегда ставят пружинное устройство. Мембранные предохранительные клапаны бывают двух видов:

• с разрывной мембраной
• с хлопающей мембраной

Первый тип применяется в жидкостях и газообразных средах. Мембрана имеет форму купола, и бывает плоская форма мембраны. С изменением силы давления мембрана разрывается.

Второй вид мембранного клапана используется в рабочих средах с газообразным состоянием. При изготовлении мембраны используют специальную ткань из каучука. Вверху и внизу такой мембраны предусмотрены ножи.

Если давление повышается или понижается до определенных пределов, мембрана только выгибается. А если давление изменяется до критической отметки, мембрана касается ножей, и разрезается. Или, при недостаточном давлении, происходит пополнение запасов пара от дополнительной емкости. Таким образом происходит защита труб от перепадов давления при помощи мембранного предохранительного клапана.

Обратный предохранительный клапан устанавливается при использовании водонагревательного оборудования. Он необходим для предотвращения повышения рабочего давления внутри нагревательных приборов.

При определенных условиях в системах отопления и водоснабжения жидкость может начать течь в обратном направлении. Довольно частый пример – это когда горячая вода передавливает холодную или наоборот. Для таких случаев необходим обратный предохранительный клапан.

Маркировка устройств

Предохранительные клапаны подлежат обязательной маркировке. На корпус предохранительного клапана наносятся:

• обозначение изделия
• стрелка, которая указывает направление потока среды
• значение номинального давления
• значение номинального диаметра клапана
• заводской номер клапана
• дата изготовления

Маркировочную табличку прикрепляют, как правило, к крышке клапана или к наружной поверхности выходного фланца

Установка предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны после установки должны быть доступны для обслуживания. Клапаны закрытого типа монтируются внутри помещений; открытого типа-на воздухе вне помещений.

При установке предохранительных клапанов следует обращать внимание на то, чтобы они непосредственно сообщались с паром в защищаемом сосуде. Если это невозможно, установку следует производить на трубопроводе или специальном отводе в максимальном приближении к сосуду. Монтаж дополнительных приспособлений между сосудом и клапаном запрещен.

Когда давление сбрасывается в атмосферу, клапаны устанавливаются на высоте 6-30 метров над землей и не менее трех метров над уровнем зданий.

Предохранительные клапаны, как правило, устанавливаются в вертикальном положении. При этом нижний фланец клапана присоединяется к защищаемому оборудованию. А боковой выходной-к газоотводящей линии.

Предохранительные клапаны устанавливаются в соответствии со схемами установки. В схемах указывается число клапанов, их сечение, тип или марка изделия. Чаще всего клапаны монтируются в верхней точки системы отопления (кроме обратного).

При установке нужно следить, чтобы диаметр штуцера аппарата не был меньше диаметра приемного патрубка клапана. При установке системы аппаратов без запорной арматуры разрешается установка одного клапана на всю группу устройств.

Если в процессе эксплуатации сантехнического оборудования предусматривается остановка всех устройств в системе на долгое время, необходима установка двух клапанов. Каждый из них должен быть с пропускной способностью, достаточной для всей системы.  А переключатель должен быть настроен на отключение обоих клапанов не совместно, а поочередно.

Условия эксплуатации клапанов

После проверки и ревизии клапаны настраиваются и проходят необходимую регулировку на заданное давление. Затем прибор пломбируют. Установка без пломбы категорически запрещена. Все предохранительные клапаны имеют технологический паспорт или «карточки эксплуатации».

Срок эксплуатации предохранительный клапанов напрямую зависит от правильной эксплуатации и обслуживания. Часто в процессе эксплуатации возникают различные дефекты.

Среди них такие распространенные дефекты:

• утечка
• пульсация
• задиры

Утечка характеризуется пропуском рабочей среды. Возникает при повреждении уплотнителей и попадании на них посторонних предметов. А так же при деформации пружины. Устраняется продувкой, притиркой, заменой пружины, правильным монтажом или новой регулировкой клапана.

Пульсация-слишком частое открытие/закрытие.  Возникает при суженом сечении или большой пропускной способности. Устраняется проблема правильным подбором необходимых параметров.

Задиры во время эксплуатации возникают в результате перекосов при сборке. Устраняются при помощи механической обработки и дальнейшей правильной сборкой.

Условия хранения

Место хранения приборов должно находиться в сухом закрытом помещении. Приборы располагаются в вертикальном положении на специальных подкладках. Их помещают в ящики или стеллажи, которые обеспечивают вертикальное расположение.

При этом все детали должны быть смазаны и завернуты в промасленную бумагу.

Штуцеры в режиме хранения должны быть в плотно закрытом состоянии.

Читайте так же:

устройство, настройка на водогрейных и паровых котлах

Предохранительный клапан для котла предупреждает аварийную опасность. Это происходит, когда происходит перегрев воды и растёт давление, в результате чего разрывается магистраль или обшивка теплогенератора. Поэтому следует знать как правильно выбрать, установить и настроить этот важный элемент котла.

СодержаниеПоказать

Устройство и принцип действия клапана

Устройство клапана

Устройство предохранительного клапана:

• защитной крышки;
• выпускного отверстия;
• пломбы;
• пружины сжатия;
• конуса;
• седла;
• напорной камеры.

Корпус изготавливается по технологии горячего штампования, обычно используют латунь, поэтому имеет большой срок эксплуатации. Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, он не изменяет свою форму.
Существуют разные виды предохранительных клапанов, но принцип действия один.
На седло воздействует пружинный механизм и оно находится в закрытом состоянии. Если напор в трубопроводе будет сильнее усилия пружины сжатия, то откроется седло и произойдёт выброс теплоносителя.

Виды предохранительных клапанов

Данные элементы защиты классифицируют по-разному.

Пружинные – самые распространённые, используются для котельных небольшого размера. Они имеют простую и надёжную конструкцию и возможность лёгкой регулировки рабочего давление в системе. Также из преимуществ можно выделить низкую стоимость.
Рычажные предохранительные устройства не пользуются особой популярностью, потому что, в основном, модельный ряд представлен диаметрами от 50 мм. Их используют в промышленной сфере.
Импульсные устройства используют на паровых котлах с давлением больше 39 кгс/кв.см (3,9 МПа). На каждый котел устанавливают, как минимум, по 2 шт. (контрольный и рабочий).
Малоподъёмные имеют высоту подъёма затвора от 5% от диаметра седла, поэтому имеют низкую пропускную способность. Из достоинств можно выделить: несложную конструкцию, доступную цену.

Малоподъемный и полноподъемный

В полноподъёмных затвор поднимается на высоту не менее 25% диаметра седла. Их относят к двухступенчатым. Характеризуются большой пропускной способностью, высокой стоимостью и сложной конструкцией.

Полноподъёмные защитные устройства имеют колокол. Его задача состоит в том, чтобы помочь затвору достигнуть полного подъёма. Полноподъёмные используют, в основном, в тех системах, в которых среда сжимается.
Пропорциональные открывают затвор соразмерно увеличению давления и объём сбрасываемой среды пропорционально увеличивается с подъемом затвора. Эти защитные устройства применяют для воды и других жидких сред.

Из преимуществ использования пропорционального клапана можно выделить:

• открытие затвора согласно необходимости;
• лёгкую конструкцию;
• низкую стоимость;
• автоматически возникают колебания.

Двухступенчатые предохранительные устройства открывают затвор мгновенно. Их запрещено устанавливать в контуре ГВС, так как это приводит к падению давления в системе, а после этого устройство мгновенно закрывается, провоцируя гидравлический удар.

Недостаток двухступенчатых устройств – автоколебание затвора. Причина этого – превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.

Как выбрать надежный клапан

В проекте отопительной системы нужно чётко определять предельные допустимые значения давления. Также учитывается продуктивная способность бойлера или насоса, объём, особенности циркуляции температуры рабочей среды. Исходя из этого подбирается тип и конструктивные особенности.
Из ранее перечисленных видов пользователям рекомендуется использовать пружинные предохранительные клапаны. Они отлично подойдут для котлов с небольшой мощностью. Также используют устройства с низким или средним подъёмом для водогрейных систем.

Если рабочая среда сбрасывается в окружающую среду, то следует выбрать устройство открытого вида. Если сброс происходит в дренаж, то используется конструкция корпуса с выходным патрубком резьбового присоединения.

Запрещено устанавливать защитное устройство с завышенным порогом срабатывания. Оно не сработает, когда это необходимо.

Традиционный подрывной клапан имеет доступную цену, легко устанавливается. Это устройство хорошо защищает закрытую систему отопления с газовым илиэлкетрическим котлом, так как при возникновении аварии нагрев прекращается сразу.
Также не рекомендуется приобретать дешёвую китайскую арматуру. Она ненадёжна и протекает сразу, после первого подрыва.

Место установки предохранительных клапанов

При выборе места для установки предохранительных устройств необходимо соблюдать ряд правил:

1. Импульсные клапаны нужно монтировать в закрытых помещениях, при этом учитывать для какого климата они предназначены (умеренного или тропического).
2. Для обслуживания, ремонта, сборки и разборки изделий рекомендуется организовать так место, чтобы эти действия были без вырезки из системы водопровода.
3. Выполнять установку, соблюдая проектные рабочие чертежи.
4. Главный клапан монтируют приваривая к штуцеру только вверх вертикально. Возможно отклонение, но не больше 0,2 мм на 100 мм высоты защитного устройства.
5. При приваривании исключить возможность попадания в его полость брызг, грата, окалины.
6. Швы после варки нуждаются в термообработке, основываясь на требования действующей инструкции по монтажу оборудования системы водопровода.
7. На трубах, которые подходят к клапану и трубопроводах сброса напора, запрещено устанавливать запорные устройства и фильтры.
8. Рычаг клапана устанавливается горизонтально.
9. Для того, чтобы контролировать напор, перед фитингом нужно поставить манометр.
10. Клапан для системы отопления можно монтировать в нескольких местах трубопровода.

Настройка предохранительных клапанов

Настройку защитных устройств выполняют после установки и промывки системы.

Проверка предохранительных клапанов проходит в несколько этапов:

1. Настройка давления, которое устанавливается немного выше предельного рабочего давления.
2. Проверка напора при открытии, оно не должно превышать минимальное. Соответствует нормальному режиму работы. Настроить давление в пружинном предохранительном клапане можно с помощью вращения регулирующего винта, который сжимает пружину. Рычажной настраивается изменением массы груза.
3. Проверка полного открытия и закрытия.

Настройку можно не проводить для предохранительных устройств, в которых давление фиксируется заводом изготовителем.
Предохранительный клапан можно считать готовым к эксплуатации, если обеспечена воздухо- и водонепроницаемость, хорошо открывается и закрывается затвор, давление начала открытия и закрытия имеют отклонения в пределах допустимого для данного вида (смотреть паспорт устройства).

Периодичность проверки предохранительных клапанов – 1 раз в квартал.

После всех манипуляций по настройке обязательно следует пломбировка, присвоение номера и нанесение его на корпус защитного устройства (или на табличку, приваривается она к корпусу клапана на ней указывается: место монтажа, давление), составить эксплуатационную карточку или технологический паспорт.

Акт настройки

Акт настройки предохранительного клапана– обязательный документ. Его пишут на каждый клапан. Форму акта можно корректировать.

Если меняются условия регулировки устройства, то обязательно вносятся записи в документ. В акте нужно заполнять все пункты. Если нет отдельных данных, пишут: «Данные не требуются».
В акте также указывается комиссия, которая принимает готовность устройства к работе. В конце документа являются обязательным подписи членов этой комиссии.

Скачать образец акта.

Предохранительные пружинные клапаны — все об устройстве и монтаже

Для сброса избыточного давления в атмосферу применяются клапаны предохранительные пружинные, которые представляют собой специальную трубопроводную арматуру, обеспечивающую надежную защиту трубопровода от возникновения неполадок и механических повреждений. Устройство отвечает за автоматический сброс избытка жидкостей, пара и газа из сосудов и систем до того момента, пока давление не будет нормализовано.

Оглавление

1. Предназначение пружинного клапана
2. Устройство и принцип работы пружинных клапанов
3. Классификация и характеристики пружинных клапанов
4. Преимущества
5. Как выбрать пружинный клапан?
6. Нюансы монтажа
7. Возможные причины поломок предохранительного клапана

Предназначение пружинного клапана

Опасное превышения давления в системе возникает в результате внешних и внутренних факторов. К повышению приводит как неправильный сбор тепломеханических схем, вызывающий сбои в функционировании оборудования, попадание тепла в систему от посторонних источников, так и внутрисистемные физические процессы, которые не предусматриваются стандартными условиями эксплуатации, периодически возникающими в системе.

Предохранительные изделия — обязательная часть любой бытовой или промышленной системы, работающей под давлением. Установка предохранительных механизмов осуществляется на трубопроводах в компрессорных станциях, на автоклавах, в котельных. Клапаны выполняют защитные функции на трубопроводах, по которым транспортируются не только газообразные, но и жидкие вещества.

Устройство и принцип работы пружинных клапанов

Клапан состоит из стального корпуса, нижний штуцер которого используется в качестве соединительного элемента между ним и трубопроводом. Если в системе повышается давление, сброс среды происходит через боковой штуцер. Отрегулированная в зависимости от давления в системе пружина обеспечивает прижимание золотника к седлу. Регулировка пружины происходит посредством специальной втулки, которая вкручена в верхнюю крышку, расположенную на корпусе устройства. Размещенный в верхней части колпак предназначен для защиты втулки от разрушения в результате механических воздействий. Наличие специального ушка для пломбировки позволяет предохранить систему от постороннего вмешательства.

Для клапанов, в которых уравновешивающим механизмом выступает пружина, подбирается усилие рабочего органа. Если параметры подобраны правильно, при нормальном состоянии системы золотник, отвечающий за выпуск излишнего давления из трубопровода, должен быть прижат к седлу. Когда рабочие показатели увеличивается до критического уровня в зависимости от типа пружинного устройства золотник отходит вверх на определенную высоту.

Предохранительный пружинный клапан, обеспечивающий своевременный сброс давления, изготавливают из разных материалов:

• Углеродистая сталь. Подобные устройства подходят для систем, давление в которых пребывает в пределах 0,1-70 Мпа.
• Нержавеющая сталь. Клапаны из нержавеющей стали рассчитаны на системы, давление в которых не превышает 0,25-2,3 Мпа.

Классификация и характеристики пружинных клапанов

Клапан предохранительный пружинный выпускается в трех исполнениях:

• Малоподъемные устройства подходят для систем газопроводов и паропроводов, давление в которых не превышает 0,6 Мпа. Высота подъема такого клапана не достигает более 1/20 диаметра седла
• Среднеподъемные устройства, в которых высота подъема золотника составляет от 1/6 до 1/10 от диметра сопла.
• Полноподъемные устройства, в которых высота подъема клапана достигает до ¼ от диаметра седла.

Известна классификация клапанов исходя из способа их открывания:

• Обратный пружинный клапан. Для управления обратными пружинными клапанами привлекается непрямой посторонний источник давления. Обратные пружинные клапаны, которые называют импульсными предохранительными устройствами, могут работать посредством воздействия электроэнергии.
• Прямой клапан. В устройствах прямого типа рабочее давление среды оказывает непосредственное воздействие на золотник, который поднимается при повышении давления.

Выделяют клапаны открытого и закрытого типа. В случае использования устройства прямого типа при открывании клапана среда сбрасывается прямо в атмосферу. Клапаны закрытого типа остаются полностью герметичными по отношению к окружающей среде, сбрасывая давление в специальный трубопровод.

Преимущества

Выделяют различные виды оборудования, обеспечивающего сброс избыточного давления из системы, но клапаны предохранительные пружинные пользуются популярностью благодаря наличию важных преимуществ:

• Простота и надежность конструкции.
• Легкость осуществления настройки рабочих параметров и удобство монтажа.
• Разнообразие размеров, типов и конструктивных исполнений.
• Установка предохранительного изделия возможна как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
• Относительно небольшие габаритные размеры.
• Большое проходное сечение.

К минусам предохранительных клапанов относят наличие ограничений в высоте подъема золотника, повышенные требования к качеству изготовления пружины для предохранительных клапанов, которая может выйти из строя при работе в условиях агрессивной среды или постоянном воздействии высоких температур.

Как выбрать пружинный клапан?

При выборе предохранителя стоит основываться на нескольких важных принципах, от учета которых зависит бесперебойная работа системы и возможность выполнения предохранителем необходимых функций:

• Предохранительные пружинные клапаны обладают наименьшими габаритами по сравнению с другими типами клапанов предохранительных сбросных, поэтому их следует выбирать в тех случаях, когда свободного пространства недостаточно.
• Особенности применения клапанов связаны с наличием повышенных вибраций, которые отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики устройства и могут быстро привести его в негодность. Например, устройства рычажно-грузового типа более подвержены поломкам из-за воздействия вибраций в силу наличия в конструкции длинного рычага с весом и шарниров. Поэтому для систем, в которых наблюдаются значительные вибрационные воздействия, стоит выбирать предохранительный пружинный клапан.
• В зависимости от особенностей конструкции прибора, пружина со временем может изменять усилие давления. Это связано с тем, что постоянный подъем золотника вызывает изменения в структуре металла.

Нюансы монтажа

Предохранительный клапан пружинного типа устанавливают в любой точке системы, которая подвергается повышенному давлению и находится под угрозой получить механические повреждения. Устройство не требует наличия большого свободного пространства, что является значительным преимуществом по сравнению с другими типами предохранительных устройств.

С целью избежания неполадок в работе перед предохранительным клапаном не следует устанавливать любую запорную арматуру. Для сброса газообразной среды устанавливаются специальные устройства или же сброс происходит непосредственно в атмосферу. Для оповещения персонала вместе с пружинными клапанами монтируют специальный свисток, который размещают на сбросном патрубке. При срабатывании клапана будет поступать сигнал свистка, означающий, что в системе повысилось давление и клапан открылся для сброса среды.

Возможные причины поломок предохранительного клапана

Клапаны предохранительные – это прочные и надежные устройства, обеспечивающие постоянную защиту систем от превышения давления. Прямой или обратный пружинный клапан выходят из строя по нескольким причинам:

• Наличие повышенных вибраций;
• Постоянное воздействие агрессивной среды на предохранительный дроссель.
• Неправильная установка предохранительного пружинного дросселя или клапана.

С целью избегания аварий и неисправностей в функционировании систем предохранительные клапаны проходят периодические проверки на наличие неполадок. Клапаны тестируют на прочность и плотность перед введением в эксплуатацию. Также периодические проверки проводятся с целью определения герметичности уплотнительных поверхностей и сальниковых соединений.

При правильном выборе предохранительных устройств с учетом параметров системы, проведении периодических проверок и своевременном устранении неисправностей предохранительные пружинные клапаны обеспечат надежное функционирование системы и безотказную защиту от превышения давления на протяжении длительного времени.

Предохранительный клапан — Википедия. Что такое 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^[1][2][3].

Принцип действия

На поясняющем рисунке справа — 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^[2].

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

Двухсёдельная конструкция.

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^[4].

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^[3]. 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^[4][5].

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^[6].

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^[5][7].

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^[8].

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^[5].

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^[6][7].

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^[2][8]

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^[5][8].

Примечания

1. ↑ Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9.
2. ↑ ^{1 2 3} Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
3. ↑ ^{1 2} Арматура трубопроводная.Термины и определения. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Проверено 10 июня 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
4. ↑ ^{1 2} А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Р. Ф. Усватов—Усыскин. Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
6. ↑ ^{1 2} Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
7. ↑ ^{1 2} Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
8. ↑ ^{1 2 3} Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

См. также

Предохранительные клапаны

Каталог трубопроводной арматуры АРМАТЭК

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.

Конструктивные особенности предохранительных клапанов | РТМТ

В процессе эксплуатации трубопроводов возникают ситуации, когда в системе возникает избыточное давление. В результате срабатывает сбросный предохранительный клапан, который надежно защищает оборудование от механических разрушений. Трубопроводная арматура эффективно обеспечивает выпуск избытка газообразной, жидкой или парообразной среды из рабочей системы.

Устройства широко применяются за счет простоты конструкции, несложного монтажа и обслуживания, разнообразия видов, габаритов и конструктивного исполнения. Они незаменимы при работе газовых, водопроводных, паровых, отопительных и технологических сетях промышленного и бытового назначения.

Назначение предохранительного клапана

Предохранительная арматура для трубопроводов предназначена для эффективной защиты в автоматическом режиме оборудования от аварийных изменений различных рабочих параметров. Рычажно-грузовые и пружинные клапаны прямого действия предназначены для предохранения системы от аварийного превышения значений давления в трубопроводах с различными жидкими и газообразными агрессивными/неагрессивными средами. Температура рабочей среды составляет от -110⁰С до +600⁰С.

Конструктивные особенности арматуры

В конструкцию предохранительных клапанов входит два основных компонента: запорный орган и задатчик. Запорный орган состоит из специального затвора и седла. В качестве задатчика используют рычажно-грузовой или пружинный механизм, который обеспечивает движение затвора.

Типичный пружинный клапан прямого действия представляет собой запорную арматуру, состоящий из корпуса, затвора, седла, сильфона и специального винта для настройки силы прижатия золотника к седлу. В предохранительных клапанах давлению среды противодействует воздействие сжатой пружины. В зависимости от упругости пружинного механизма определяется рабочий диапазон режима настройки устройства. За счет надежной конструкции и простоты конструкции арматура применяется в различных инженерных системах и промышленных установках малой мощности.

Основные виды предохранительных клапанов

По принципу действия арматура бывает прямого и непрямого действия. В зависимости от конструкции и вида нагрузки на золотник трубопроводные предохранительные клапаны бывают:

• пружинная арматура;
• рычажно-грузовые клапаны;
• рычажно-пружинная предохранительная арматура;
• магнито-пружинные клапаны.

Арматура применяется для систем с водогрейными котлами, нефтесодержащими резервуарами, технологическими емкостями и промышленными трубопроводами.

Преимущества предохранительного клапана

Предохранительная арматура имеет прочный корпус, конструкции которого обеспечивает высокий класс герметичности. Оптимальные варианты предохранительной арматуры представлены на этом сайте с основными техническими характеристиками. Клапаны пружинного типа используются в системах с давлением от 1,6 до 16 МПа при температуре в диапазоне -40⁰С-+425⁰С.

Изделия обладают следующими преимуществами:

• простая конструкция;
• удобное присоединение при помощи фланцев;
• оперативное реагирование на малейшие изменения рабочих параметров системы;
• использование с разными средами: пар, воздух, газ, нефтепродукты, жидкость;
• компактные размеры.

Для ограничения роста давления рабочей среды до аварийных значений для систем трубопроводов применяются предохранительные клапаны. Устройства нового поколения обладают высокой эффективностью, быстрой реакцией, простой конструкцией и надежностью. Оборудование нашло применение в системах под высоким давлением на жилых, промышленных, хозяйственных объектах.

Типы предохранительных клапанов | Спиракс Сарко

Обычные предохранительные клапаны

Общей характеристикой, общей для определений обычных предохранительных клапанов в различных стандартах, является то, что на их рабочие характеристики влияет любое противодавление в системе нагнетания. Важно отметить, что полное противодавление создается двумя компонентами; наложенное противодавление и создаваемое противодавление:

• Наложенное противодавление — статическое давление, которое существует на выходной стороне закрытого клапана.
• Создаваемое противодавление — дополнительное давление, создаваемое на выпускной стороне при выпуске клапана.

Впоследствии в обычном предохранительном клапане только наложенное противодавление будет влиять на характеристику открытия и установленное значение, но комбинированное противодавление изменит характеристику продувки и значение повторной посадки.

Стандарт ASME / ANSI делает дополнительную классификацию, согласно которой обычные клапаны имеют пружинный корпус, отводимый на напорную сторону клапана.Если корпус пружины выпускается в атмосферу, любое наложенное противодавление все равно будет влиять на рабочие характеристики. Это можно увидеть из рисунка 9.2.1, на котором показаны схематические изображения клапанов, у которых из пружинных корпусов имеется вентиляция на стороне нагнетания клапана и в атмосферу.

Рассматривая силы, действующие на диск (с площадью AD), можно увидеть, что требуемая сила открытия (эквивалентная произведению входного давления (PV) и площади сопла (AN)) является суммой силы пружины. (FS) и сила противодавления (PB), действующая на верх и низ диска.В случае корпуса пружины, вентилируемого на напорную сторону клапана (обычный предохранительный клапан ASME, см. Рисунок 9.2.1 (a)), требуемое усилие открытия составляет:

PV AN = FS + PB AD — PB (AD — AN), что упрощается до уравнения 9.2.1

Следовательно, любое наложенное противодавление будет иметь тенденцию к увеличению усилия закрытия, и давление на входе, необходимое для подъема диска, будет больше.

В случае клапана, корпус пружины которого выпущен в атмосферу (рисунок 9.2.1b), необходимое открывающее усилие:

Таким образом, наложенное противодавление действует вместе с давлением в резервуаре, преодолевая силу пружины, и давление открытия будет меньше ожидаемого.

В обоих случаях, если существует значительное наложенное противодавление, его влияние на установленное давление необходимо учитывать при проектировании системы предохранительного клапана.

После того, как клапан начинает открываться, необходимо также принимать во внимание эффекты создаваемого противодавления. Для обычного предохранительного клапана с выпуском из корпуса пружины на напорную сторону клапана см. Рисунок 9.2.1 (a), влияние нарастающего противодавления можно определить, рассматривая уравнение 9.2.1 и отмечая, что как только клапан начинает открываться, давление на входе является суммой установленного давления PS и избыточного давления PO .

(P _S + P _O ) A _N = F _S + P _B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Следовательно, если противодавление больше, чем избыточное давление, клапан будет стремиться закрываться, уменьшая поток. Это может привести к нестабильности в системе и может привести к дрожанию или вибрации клапана.

В общем, если обычные предохранительные клапаны используются в приложениях, где имеется чрезмерное создаваемое противодавление, они не будут работать должным образом. В соответствии с рекомендациями API 520:

• Обычный предохранительный клапан обычно не следует использовать, когда создаваемое противодавление превышает 10% установленного давления при 10% избыточном давлении. Более высокое максимально допустимое создаваемое противодавление может использоваться для избыточного давления более 10%.

Европейский стандарт EN ISO 4126, однако, устанавливает, что создаваемое противодавление должно быть ограничено до 10% от установленного давления, когда клапан нагнетает с сертифицированной производительностью.

Для большинства паровых систем противодавление может поддерживаться в этих пределах путем тщательного подбора размеров любых выпускных труб. Это будет обсуждаться в Модуле 9.4. Если, однако, снизить противодавление невозможно, может потребоваться использование сбалансированного предохранительного клапана.

.Предохранительные клапаны

| Спиракс Сарко

Конструкция предохранительного клапана

Базовый подпружиненный предохранительный клапан, называемый «стандартным» или «обычным», представляет собой простое и надежное самодействующее устройство, обеспечивающее защиту от избыточного давления.

Основные элементы конструкции состоят из корпуса клапана с прямоугольной диаграммой направленности с входным патрубком клапана или соплом, установленным на системе, работающей под давлением. Выпускное соединение может быть резьбовым или фланцевым для подключения к трубопроводной выпускной системе.Однако в некоторых приложениях, таких как системы сжатого воздуха, предохранительный клапан не имеет выпускного соединения, и жидкость выбрасывается непосредственно в атмосферу.

Конструкция впускного (или подходного канала) клапана может быть как сплошной, так и полу-сопловой. В конструкции с полным соплом весь «смоченный» впускной тракт образован из одной детали. Подходящий канал — это единственная часть предохранительного клапана, которая подвергается воздействию технологической жидкости во время нормальной работы, кроме диска, если только клапан не нагнетает воздух.

Полные форсунки обычно входят в состав предохранительных клапанов, предназначенных для технологических процессов и приложений высокого давления, особенно когда жидкость вызывает коррозию.

Напротив, конструкция полусопла состоит из посадочного кольца, вставленного в корпус, верхняя часть которого образует седло клапана. Преимущество такой компоновки состоит в том, что сиденье можно легко заменить без замены всего воздухозаборника.

Диск удерживается напротив седла форсунки (при нормальных условиях эксплуатации) пружиной, которая размещена в открытом или закрытом корпусе пружины (или в крышке), установленном на верхней части корпуса.Диски, используемые в предохранительных клапанах с быстрым открытием (типа хлопка), окружены кожухом, держателем диска или камерой уплотнения, которая помогает обеспечить быстрое открытие.

Закрывающее усилие на диске обеспечивается пружиной, обычно изготовленной из углеродистой стали. Степень сжатия пружины обычно регулируется с помощью регулятора пружины, чтобы изменить давление, при котором диск поднимается с седла.
Стандарты, которые регулируют конструкцию и использование предохранительных клапанов, обычно определяют только три измерения, которые относятся к пропускной способности предохранительного клапана, а именно: площадь потока (или отверстия), площадь завесы и площадь нагнетания (или отверстия) (см. Рисунок 9.1.4).

1. Площадь проходного сечения — Минимальная площадь поперечного сечения между впускным отверстием и седлом в самом узком месте. Диаметр проходного сечения представлен размером «d» на рисунке 9.1.4.

2. Зона занавеса — Площадь цилиндрического или конического выпускного отверстия между посадочными поверхностями, создаваемая подъемом диска над сиденьем. Диаметр области завесы представлен размером «d1» на рисунке 9.1.4.

3.Площадь нагнетания — это меньшая из областей завесы и потока, которая определяет поток через клапан.

Клапаны, в которых площадь потока, а не площадь завесы определяет производительность, известны как полноподъемные клапаны. Эти клапаны будут иметь большую производительность, чем клапаны с низким или высоким подъемом. Этот вопрос будет более подробно рассмотрен в Модуле 9.2.

Хотя основные элементы обычного предохранительного клапана схожи, детали конструкции могут значительно отличаться.Как правило, клапаны типа DIN (обычно используемые по всей Европе) имеют более простую конструкцию с фиксированной юбкой (или колпаком), тогда как клапаны типа ASME имеют более сложную конструкцию, включающую одно или два регулируемых продувочных кольца. Положение этих колец можно использовать для точной настройки значений избыточного давления и продувки клапана.

Для данной площади отверстия может быть несколько различных размеров впускных и выпускных соединений, а также размеры корпуса, такие как размеры от осевой линии до лицевой стороны.Более того, многие конкурирующие продукты, особенно европейского происхождения, имеют разные размеры и емкость при одинаковом номинальном размере.

Исключением из этой ситуации являются стальные клапаны по спецификации ASME, которые неизменно следуют рекомендациям Рекомендуемой практики API 526, где указаны размеры от осевой линии до торца и размеры отверстий. Серии сечения отверстий обозначаются буквой. Обычен для

клапанов с одинаковой буквой диафрагмы для нескольких различных размеров входного и выходного патрубков.

Например, 2 «x J x 3» и 3 «x J x 4» — это оба клапана, которые имеют отверстие одинакового размера (‘J’), но у них разные размеры входа и выхода, как показано до и после буквы отверстия. соответственно.

Клапан 2 дюйма x J x 3 дюйма должен иметь вход 2 дюйма, отверстие размера J и выход 3 дюйма.

.Стандарты для предохранительных клапанов

Стандарты для предохранительных клапанов

Engineering ToolBox — ресурсы, инструменты и основная информация для разработки и проектирования технических приложений!

— поиск — самый эффективный способ навигации по Engineering ToolBox!

Обзор международных стандартов предохранительных клапанов. Наиболее часто используемые стандарты в Германии, Великобритании, США, Франции, Японии, Австралии и Европе

Связанные темы

Связанные документы

Поиск тегов

• en: стандарты предохранительных клапанов

Искать в Engineering ToolBox

— search — самый эффективный способ навигации по Engineering ToolBox!

Перевести эту страницу на

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей.В нашем архиве хранятся только письма и ответы. Файлы cookie используются в браузере только для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере. Эти приложения — из-за ограничений браузера — будут отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочтите Условия использования Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочтите AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Цитирование

Эту страницу можно цитировать как

• Engineering ToolBox, (2003). Стандарты предохранительных клапанов . [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/safety-valves-standards-d_439.html [Accessed Day Mo. Year].

Изменить дату доступа.

. .

закрыть

Научный онлайн-калькулятор

8 21

..Выбор предохранительного клапана

| Спиракс Сарко

Расположение предохранительного клапана

Чтобы гарантировать, что максимально допустимое давление накопления любой системы или устройства, защищенного предохранительным клапаном, никогда не превышается, необходимо внимательно изучить положение предохранительного клапана в системе. Поскольку существует такой широкий спектр приложений, не существует абсолютного правила относительно того, где должен быть расположен клапан, и, следовательно, каждое приложение необходимо рассматривать отдельно.

Обычно предохранительный клапан с паром используется для защиты технологического оборудования, питаемого от станции понижения давления. Две возможные схемы показаны на рисунке 9.3.3.

Предохранительный клапан может быть установлен внутри самой станции понижения давления, то есть перед запорным клапаном ниже по потоку, как на рисунке 9.3.3 (a), или дальше по потоку, ближе к аппарату, как на рисунке 9.3.3 (b). Установка предохранительного клапана перед запорным клапаном ниже по потоку дает следующие преимущества:

• Предохранительный клапан можно протестировать на линии, отключив запорный клапан, расположенный ниже по потоку, без возможности избыточного давления в аппарате ниже по потоку, если предохранительный клапан выйдет из строя при испытании.

• Когда испытания проводятся на линии, предохранительный клапан не нужно снимать и испытывать на стенде, что требует больших затрат и времени.

• При настройке PRV в условиях холостого хода можно наблюдать работу предохранительного клапана, так как это условие, скорее всего, вызовет «кипение». Если это должно произойти, давление PRV можно отрегулировать ниже давления возврата предохранительного клапана.

• Любые дополнительные взлеты ниже по потоку изначально защищены.Дополнительная защита требуется только для аппаратов с более низким МДРД. Это может иметь значительную экономическую выгоду.

Однако иногда целесообразно установить предохранительный клапан ближе к впускному отверстию пара любого устройства.

В самом деле, отдельный предохранительный клапан может быть установлен на входе каждой части устройства, расположенной ниже по потоку, когда PRV поставляет несколько таких частей устройства.

В качестве ориентира можно использовать следующие пункты:

• При поставке одного устройства, давление МДРД которого меньше давления подачи PRV, устройство должно быть оснащено предохранительным клапаном, предпочтительно плотно соединенным с патрубком входа пара.

• Если PRV питает более одного устройства и MAWP любого элемента меньше, чем давление подачи PRV, либо станция PRV должна быть оснащена предохранительным клапаном, настроенным на минимально возможное MAWP подключенного устройства, либо каждый элемент затронутого аппарата должен быть оборудован предохранительным клапаном.

• Предохранительный клапан должен быть расположен так, чтобы давление не могло накапливаться в аппарате по другому пути, например, из отдельной паропровода или байпасной линии.

Можно утверждать, что каждая установка заслуживает особого внимания с точки зрения безопасности, но следующие приложения и ситуации немного необычны и заслуживают внимания:

• Пожар — Любой сосуд высокого давления должен быть защищен от избыточного давления в случае пожара.Хотя предохранительный клапан, установленный для защиты при эксплуатации, также может обеспечивать защиту в условиях пожара, такие случаи требуют особого рассмотрения, которое выходит за рамки данного текста.

• Экзотермические приложения — они должны быть оснащены предохранительным клапаном, установленным на входе пара в аппарат или непосредственно на корпусе. Альтернативы нет.

• Предохранительные клапаны, используемые в качестве сигнальных устройств — Иногда предохранительные клапаны устанавливаются в системы в качестве сигнальных устройств. Они не требуются для снятия аварийных нагрузок, а только для предупреждения о повышении давления выше нормального рабочего давления по причинам эксплуатации.В этих случаях предохранительные клапаны устанавливаются на давление предупреждения и должны иметь минимальный размер. Если существует опасность того, что системы, оснащенные таким предохранительным клапаном, превысят их максимально допустимое рабочее давление, они должны быть защищены дополнительными предохранительными клапанами обычным образом.

Пример 9.3.2

Чтобы проиллюстрировать важность расположения предохранительного клапана, рассмотрим автоматический сифон насоса (см. Блок 14), используемый для удаления конденсата из нагревательной емкости.В состав автоматической ловушки насоса (APT) входит насос механического типа, который использует движущую силу пара для перекачивания конденсата через систему возврата. Положение предохранительного клапана будет зависеть от MAWP APT и необходимого входного давления на входе.

Если MAWP APT больше или равно таковому у судна, можно использовать схему, показанную на рисунке 9.3.4.

Такое расположение подходит, если рабочее давление насос-ловушка меньше 1.6 бар изб. (Давление срабатывания предохранительного клапана 2 бар изб. Минус продувка 0,3 бар и запас отключения 0,1 бар). Поскольку МДРД как APT, так и резервуара больше, чем давление срабатывания предохранительного клапана, один предохранительный клапан обеспечит подходящую защиту для системы.

Однако, если рабочее давление насос-ловушка должно быть больше 1,6 бар изб., Подача APT должна быть отобрана со стороны высокого давления PRV и снижена до более подходящего давления, но все же ниже 4 .МДРД 5 бар изб. APT. Схема, показанная на рисунке 9.3.5, подойдет в этой ситуации.

Здесь используются две отдельные станции PRV, каждая со своим собственным предохранительным клапаном. Если внутренние устройства APT выходят из строя и пар под давлением 4 бар проходит через APT в сосуд, предохранительный клапан «A» сбрасывает это давление и защищает сосуд. Предохранительный клапан «B» не поднимется, поскольку давление в APT все еще приемлемо и ниже установленного.

Следует отметить, что предохранительный клапан «А» расположен на стороне выхода клапана регулирования температуры; это сделано из соображений безопасности и эксплуатации:

• Безопасность — Если внутренние компоненты APT вышли из строя, предохранительный клапан все равно сбросил бы давление в резервуаре, даже если бы регулирующий клапан был закрыт.

• Работа — Вероятность закипания предохранительного клапана «А» во время работы в этом положении меньше, так как давление после регулирующего клапана обычно ниже, чем до него.

Также обратите внимание на то, что если бы МДРД насос-ловушки было больше, чем давление перед клапаном PRV «A», было бы допустимо исключить предохранительный клапан «B» из системы, но предохранительный клапан «A» должен иметь размер. чтобы учесть общий поток неисправностей через PRV ‘B’, а также через PRV ‘A’.

Пример 9.3.3

Фармацевтический завод имеет двенадцать сковородок с рубашкой на одном производственном этаже, все с одинаковым МДРД. Где бы располагался предохранительный клапан?

Одним из решений может быть установка предохранительного клапана на входе в каждый поддон (рисунок 9.3.6). В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть такого размера, чтобы выдерживать всю нагрузку на случай, если PRV не откроется, когда остальные одиннадцать поддонов будут отключены.

Поскольку все кастрюли рассчитаны на одно и то же МДРД, можно установить один предохранительный клапан после PRV.

Если в систему будет включено дополнительное оборудование с более низким МДРД, чем поддоны (например, кожухотрубный теплообменник), необходимо будет установить дополнительный предохранительный клапан. Этот предохранительный клапан должен быть настроен на соответствующее более низкое установленное давление и рассчитан на пропускание аварийного потока через клапан регулирования температуры (см. Рисунок 9.3.8).

.