Предохранительный клапан что такое: Предохранительный клапан: устройство, назначение, работа, типы

alexxlab | 21.10.2018 | 0 | Разное

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.

Содержание

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.

устройство предохранительный клапан

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.

предохранительный клапан схема

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.

обратный клапан предохранительный

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:
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.

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.

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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж) 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

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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж) 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

Предохранительный клапан — Википедия с видео // WIKI 2
Предохранительный клапан в дежурстве.

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].

Энциклопедичный YouTube

  • 1/2

    Просмотров:

    2 354

    9 680

  • ✪ Зачем предохранительный клапан в системе горячкго водоснабжения

  • ✪ Конструкция предохранительного клапана (в стереоформате анаглиф)

Содержание

Принцип действия

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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.

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 (неопр.). ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Дата обращения 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

Конструкция рычажного-грузового клапана. Эта страница в последний раз была отредактирована 20 февраля 2020 в 18:13.

устройство, принцип действия и виды

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

  3. 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.
  4. 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.
  5. 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

  5. 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.
  6. Длина трубы от оборудования до установки защитного агрегата должна быть минимальной. На этом участке не допускается подключение ответвлений для отбора рабочей среды.
  7. 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
  8. Перед сдачей системы в эксплуатацию обязательно проверяют правильность настройки предохранительного клапана, а также его способность возврата в начальное положение и обеспечения герметичности.

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.
Предохранительный клапан - это... 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, легкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений[1][2][3].

Принцип действия

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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 подъема замыкающего органа
  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия
По высоте подъема замыкающего органа
  • малоподъемные
  • среднеподъемные
  • полноподъемные
По виду нагрузки на золотник
  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Различия в конструкциях

Двухседёльная 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

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж) 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. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012. Проверено 10 июня 2010.
  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

типов предохранительных клапанов | Spirax Sarco

Стандартные предохранительные клапаны

Общая характеристика, разделяемая определениями обычных предохранительных клапанов в различных стандартах, заключается в том, что на их эксплуатационные характеристики влияет любое противодавление в системе нагнетания. Важно отметить, что полное противодавление создается двумя компонентами; наложенное противодавление и встроенное противодавление:

  • Наложенное противодавление - Статическое давление, которое существует на стороне выхода закрытого клапана.
  • Обратное давление на выходе - дополнительное давление, создаваемое на стороне выпуска при выпуске клапана.

Впоследствии в обычном предохранительном клапане только наложенное противодавление будет влиять на характеристику открытия и заданное значение, но комбинированное противодавление будет изменять характеристику продувки и величину повторного посадки.

Стандарт ASME / ANSI дополнительно классифицирует, что обычные клапаны имеют пружинный корпус, который вентилируется на стороне нагнетания клапана.Если корпус пружины вентилируется в атмосферу, любое наложенное противодавление все равно влияет на эксплуатационные характеристики. Это можно увидеть на рисунке 9.2.1, где показаны принципиальные схемы клапанов, у которых пружинные корпуса вентилируются на стороне нагнетания клапана и в атмосфере.

Рассматривая силы, действующие на диск (с областью AD), можно видеть, что требуемая сила открытия (эквивалентная произведению давления на входе (PV) и площади сопла (AN)) является суммой силы пружины (FS) и сила из-за противодавления (PB), действующего сверху и снизу диска.В случае пружинного корпуса, вентилируемого со стороны нагнетания клапана (обычный предохранительный клапан ASME, см. Рис. 9.2.1 (а)), требуемое усилие открывания составляет:

PV AN = FS + PB AD - PB (AD - AN), что упрощает уравнение 9.2.1

Следовательно, любое наложенное противодавление будет иметь тенденцию увеличивать усилие закрытия, и давление на входе, необходимое для подъема диска, будет больше.

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

Таким образом, наложенное противодавление действует с давлением в сосуде, чтобы преодолеть силу пружины, и давление открытия будет меньше ожидаемого.

В обоих случаях, если существует значительное наложенное противодавление, его влияние на заданное давление необходимо учитывать при проектировании системы предохранительных клапанов.

После того, как клапан начинает открываться, также необходимо учитывать влияние избыточного противодавления. Для обычного предохранительного клапана с пружинным корпусом, вентилируемым со стороны нагнетания клапана, см. Рисунок 9.2.1 (а), влияние повышенного противодавления можно определить, учитывая уравнение 9.2.1 и отметив, что после того, как клапан начинает открываться, давление на входе является суммой заданного давления PS и избыточного давления PO ,

(P S + P O ) A N = F S + P B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Поэтому, если противодавление превышает избыточное давление, клапан будет стремиться закрываться, уменьшая расход. Это может привести к нестабильности в системе и может вызвать трепетание или вибрацию клапана.

В целом, если обычные предохранительные клапаны используются в приложениях, где имеется чрезмерное избыточное противодавление, они не будут работать так, как ожидалось. В соответствии с рекомендациями API 520:

  • Обычный предохранительный клапан обычно не следует использовать, когда избыточное избыточное давление составляет более 10% от заданного давления при избыточном давлении 10%. Более высокое максимально допустимое встроенное противодавление может использоваться для превышения давления более 10%.

Европейский стандарт EN ISO 4126, однако, гласит, что противодавление при повышении давления должно быть ограничено до 10% от заданного давления, когда клапан выпускается с сертифицированной мощностью.

Для большинства применений с паром противодавление можно поддерживать в этих пределах, тщательно подбирая размеры любых выпускных труб. Это будет обсуждаться в модуле 9.4. Однако, если не представляется возможным уменьшить противодавление, тогда может потребоваться использование сбалансированного предохранительного клапана.


,
Что такое предохранительный клапан? (с изображением)

Предохранительный клапан используется для автоматического выпуска материала с целью изменения температуры системы или внутреннего давления. Эти механизмы очень распространены на устройствах, которые используют нагретую жидкость, особенно воду, для создания механической энергии. Старые предохранительные клапаны часто управлялись вручную, но современные клапаны, как правило, связаны с диагностической системой. Эта система постоянно контролирует подключенное устройство на предмет изменений, которые могут привести к опасной ситуации.Если он обнаружит проблему, предохранительный клапан сработает автоматически, чтобы предотвратить взрыв или разрыв.

Devices such as steam boilers, hot water heaters and refrigeration systems all use safety valves. В таких устройствах, как паровые котлы, водонагреватели и холодильные системы, используются предохранительные клапаны.

Системы, использующие предохранительные клапаны, обычно имеют участки с экстремальной температурой, давлением или циркулирующей жидкостью.Такие устройства, как паровые котлы, водонагреватели и холодильные системы, используют предохранительные клапаны в качестве метода предотвращения их взрыва. Когда давление поднимается выше установленного количества или перепады температуры начинают угрожать физической структуре системы, предохранительный клапан срабатывает для выравнивания системы.

В большинстве случаев предохранительный клапан размещается в узком месте системы или в тупиковой трубе вдали от важных или проблемных мест.При помещении в активную систему клапан остается открытым все время. При срабатывании он закроется и не даст материалу проникнуть дальше в систему. Когда клапан закрыт, он будет оставаться закрытым все время. Если в подключенной зоне возникает проблема, клапан открывается и выталкивает материал из устройства.

Современные клапаны часто подключаются к внутренним датчикам, которые постоянно контролируют различные области системы.Эти датчики ищут проблемы, которые могут поставить под угрозу машину или людей вокруг нее. Если давление слишком высокое, системы могут взорваться, забрасывая работников перегретой жидкостью и осколками. Если часть устройства очень горячая или холодная и материал противоположной температуры пытается получить доступ к этой области, изменение температуры может привести к растрескиванию металла.

В дополнение к этим типам клапанов многие устройства все еще используют заглушку в качестве предохранительного клапана.Хотя эти заглушки не являются технически клапанами, они выполняют ту же функцию, что и клапан, и часто являются резервным устройством основного клапана. Вставная заглушка в прочной заглушке, плотно прилегающей к отверстию. Если давление в системе становится очень высоким, а предохранительный клапан не срабатывает, пробка выталкивается из отверстия и давление выравнивается. Как и предохранительный клапан, выталкивающие заглушки часто остаются неиспользованными в течение длительного периода времени, и их необходимо периодически проверять, чтобы убедиться, что они все еще находятся в хорошем состоянии.

,
Руководство по клапанам - Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе.

Что такое клапаны?

Клапаны

- это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами системы трубопроводов, которая транспортирует жидкости, газы, пары, шламы и т. Д.

Доступны различные типы клапанов: затвор, шар, заглушка, шар, бабочка, чек, диафрагма, зажим, сброс давления, регулирующие клапаны и т. Д.Каждый из этих типов имеет несколько моделей, каждая из которых имеет различные функции и функциональные возможности. Некоторые клапаны управляются самостоятельно, в то время как другие приводятся в действие вручную или с помощью привода, пневматического или гидравлического привода.

Функции от клапанов:

  • Остановка и запуск потока
  • Уменьшить или увеличить поток
  • Управление направлением потока
  • Регулирование потока или давления процесса
  • Сброс трубной системы от определенного давления

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов с широким спектром промышленного применения.Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны являются дорогостоящими предметами, и важно, чтобы для этой функции был задан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, соответствующего рабочей жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, капот, трим (внутренние элементы), привод и уплотнение. Основные части клапана показаны на рисунке справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый оболочкой, является основной границей клапана давления.Он служит основным элементом сборки клапана, потому что это каркас, который скрепляет все детали.

Корпус, первая граница давления клапана, противостоит нагрузкам давления жидкости из соединительных трубопроводов. Он принимает входной и выходной трубопроводы через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком или соплом для оборудования с помощью различных типов концевых соединений, таких как приварные или цокольные, приварные, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отлиты или выкованы в различных формах, и каждый компонент имеет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Клапан Капот

Крышка для отверстия в теле капота, и он является вторым наиболее важной границей клапана давления. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих исполнениях и моделях.

Капот действует как крышка на корпусе клапана, отливается или выковывается из того же материала, что и корпус.Обычно он соединяется с корпусом резьбовым, болтовым или сварным соединением. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. Д., Помещаются в корпус, а затем крепится капот, чтобы удерживать все детали вместе внутри.

Во всех случаях крепление капота к корпусу считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, которые соединяют крышку с корпусом, являются элементами, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства.Крышки могут усложнить изготовление клапанов, увеличить размер клапана, составить значительную часть стоимости клапана и стать источником потенциальной утечки.

Трим клапана

Съемные и заменяемые внутренние части клапана, которые входят в контакт с текучей средой, вместе обозначаются как Трим клапана . Эти детали включают седло (и) клапана, диск, сальники, проставки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, уплотнение и т. Д., Которые также входят в контакт с текучей средой, не считаются тримом клапана.

A Характеристики обрезки клапана определяются интерфейсом диска и седла и отношением положения диска к седлу. Из-за отделки, основные движения и управление потоком возможны. В конструкциях с вращательным движением диск скользит вплотную к седлу, вызывая изменение отверстия потока. В конструкциях с линейным движением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали отделки клапана могут быть изготовлены из разных материалов из-за различных свойств, необходимых для противостояния различным силам и условиям.На втулки и сальники не действуют те же силы и условия, что и на диск и седло (и) клапана.

Свойства текучей среды, химический состав, давление, температура, скорость потока, скорость и вязкость являются одними из важных факторов при выборе подходящих материалов отделки. Материалы отделки могут быть, а могут и не совпадать с материалом корпуса или крышки.

API 600 Трим клапана №

Клапанный диск и седло (и)

Диск

Диск - это деталь, которая позволяет, дросселирует или останавливает поток, в зависимости от его положения.В случае заглушки или шарового крана диск называется заглушкой или шариком. Диск является третьей наиболее важной границей первичного давления. При закрытом клапане на диск подается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые, а в некоторых конструкциях с твердой поверхностью для обеспечения хороших свойств износа. Большинство клапанов названы, дизайн их дисков.

мест

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска.Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае с шарообразным или поворотным обратным клапаном обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском для остановки потока. В случае задвижки есть два сиденья; один на стороне вверх по течению, а другой на стороне ниже по течению. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые входят в контакт с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто подвергается жесткой обработке сваркой и последующей обработкой контактной поверхности уплотнительного кольца.Точная обработка поверхности посадочного места необходима для хорошей герметизации при закрытии клапана. Уплотнительные кольца обычно не считаются деталями, ограничивающими давление, поскольку корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Стержень клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое движение к диску, плунжеру или шару для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное расположение диска.Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом на одном конце, а на другой стороне - с диском клапана. В запорных или шаровых клапанах линейное движение диска необходимо для открытия или закрытия клапана, в то время как в запорных, шаровых и дроссельных клапанах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Стебли обычно кованые и соединяются с диском резьбовыми или другими способами. Чтобы предотвратить утечку, в области уплотнения необходима тонкая обработка поверхности штока.

Существует пять типов стержней клапанов:

  • Подъемный шток с наружным винтом и хомутом
    Внешняя часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая.Резьба штока изолирована от проточной среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через маховик. Этот тип клапана обозначен как "O. S. and Y." это общая конструкция для клапанов NPS 2 и более.
  • Подъемный шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока - вдоль гладкого участка, который подвергается воздействию атмосферы снаружи.В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.
  • Невыпадающий шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана движется вдоль штока, как гайка, если шток вращается. Стержневые нити подвергаются воздействию текучей среды и, как таковые, подвергаются воздействию. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного перемещения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
  • Скользящий шток
    Этот шток клапана не вращается и не вращается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в ручных рычагах с быстро открывающимися клапанами. Он также используется в регулирующих клапанах, управляемых гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
  • Поворотный шток
    Это часто используемая модель для шаровых, пробковых и дроссельных клапанов. Четвертьоборотным ходом штока откройте или закройте клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете несколько ссылок на подробные (большие) изображения клапанов Rising и NON Rising Stem.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется упаковкой, и она снабжена, например, следующие компоненты:

  • Толкатель сальника, рукав, сжимающий набивку, сальником в так называемую сальниковую коробку.
  • Сальник, своего рода втулка, которая сжимала упаковку в сальник.
  • Сальниковая камера, камера, в которой упаковывается сжатый.
  • Упаковка, доступная в нескольких материалах, таких как тефлон, эластомер, волокнистый материал и т. Д.,
  • Заднее сиденье - это расположение сидений внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против заклинивания клапана, когда клапан полностью открыт. Задние сиденья часто применяются в задвижках и задвижках.

Важным аспектом срока службы клапана является узел уплотнения. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, шаровые, задвижки, пробки и дроссельные клапаны, имеют свою уплотнительную сборку, основанную на усилии сдвига, трении и разрыве.

Поэтому необходимо правильно выполнить упаковку клапана, чтобы предотвратить повреждение штока и потерю жидкости или газа. Если упаковка слишком слаба, клапан будет протекать. Если упаковка слишком тугая, это повлияет на движение и возможное повреждение штока.

Типовая уплотнительная сборка

1. сальника Follover 2. сальника 3. сальниковая набивка 4. заднее сиденье


Совет по обслуживанию: 1. Как установить сальник

Совет по обслуживанию: 2.Как установить сальник

Хомут клапана и гайка хомута

Хомут

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с исполнительным механизмом. Верхняя часть хомута удерживает гайку хомута, гайку штока или втулку хомута, и шток клапана проходит через нее. Хомут обычно имеет отверстия, обеспечивающие доступ к сальниковой коробке, звеньям привода и т. Д. Конструктивно хомут должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, создаваемые приводом.

Yoke Nut

Гайка хомута - это гайка с внутренней резьбой, которая устанавливается в верхней части хомута, через который проходит шток.В задвижку, например, гайка Коромысло поворачивается и шток перемещается вверх или вниз. В случае клапанов Globe гайка фиксируется, и шток вращается через нее.

Привод клапана

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайкой хомута, который вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом, шаровые и задвижки открываются и закрываются.

Ручные, четвертьоборотные клапаны, такие как шаровые, заглушки или бабочки, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

В некоторых случаях невозможно или не желательно приводить клапан в действие вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают в себя:

  • Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления
  • Клапаны должны эксплуатироваться с удаленного места
  • Когда время открытия, закрытия, дроссельной заслонки или ручного управления клапаном больше, чем требуется согласно критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Привод в самом широком определении - это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Основные приводы

используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводы для управления или регулирования клапанов получают сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует много различных типов приводов, но ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов:

  • Зубчатые приводы
  • Электроприводы
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Электромагнитные Приводы

Для получения дополнительной информации о приводах см. Главное меню «Клапаны» - Приводы клапанов -

Классификация клапанов

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

  • Клапаны линейного движения.Клапаны, в которых запорные элементы, такие как запорные клапаны, задвижки, мембраны, зажимные и подъемные клапаны, перемещаются по прямой линии, чтобы разрешить, остановить или регулировать поток.
  • Клапаны поворотного действия. Когда закрывающий клапан элемент движется по угловой или круговой траектории, как у дроссельных, шаровых, заглушек, эксцентриковых и поворотных обратных клапанов, клапаны называются клапанами поворотного движения.
  • четвертьоборотных клапанов. Для некоторых поворотных клапанов требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, для движения штока, чтобы полностью открыться из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов на основе Motion

Типы клапанов Linear Motion Rotary Motion Четверть поворота
Ворота ДА NO NO
Глобус ДА NO NO
Plug NO ДА ДА
Ball NO ДА ДА
Бабочка NO ДА ДА
Свинг Чек NO ДА NO
Мембрана ДА NO NO
Щепотка ДА NO NO
Безопасность ДА NO NO
Рельеф ДА NO NO
Типы клапанов Linear Motion Rotary Motion Четверть поворота

Рейтинги класса

Значения давления и температуры клапанов обозначены номерами классов.ASME B16.34, фланцевые, резьбовые и сварные концы является одним из наиболее широко используемых стандартов для клапанов. Он определяет три типа классов: стандартный, специальный и ограниченный. ASME B16.34 охватывает клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

Резюме

На этой странице определен ряд основных сведений о клапанах.

Как вы, наверное, видели в главном меню «Клапаны», вы также можете найти информацию о нескольких и часто используемых клапанах в нефтяной и химической промышленности.
Это может дать вам представление и хорошее понимание различий между различными типами клапанов, а также того, как эти различия влияют на работу клапанов. Это поможет правильному применению каждого типа клапана во время проектирования и правильному использованию каждого типа клапана во время работы.

,
Разница между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном

Оба термина используются взаимозаменяемо в обрабатывающей промышленности, так как каждая система под давлением требует защитных устройств для защиты жизни, имущества и окружающей среды. Предохранительные клапаны и предохранительные клапаны - это два основных защитных устройства, разработанных для предотвращения условий избыточного давления в перерабатывающей промышленности. Хотя оба устройства используются практически для одной и той же цели, разница заключается главным образом в том, как они работают.

Что такое предохранительный клапан?

Предохранительные клапаны, или широко известные как предохранительные клапаны (PRV), принадлежат к семейству защитных устройств, специально предназначенных для защиты чувствительных к давлению систем и оборудования от разрушительного воздействия условий избыточного давления.Устройство предохранительного клапана в основном невосприимчиво к воздействиям системы на противодавление и подвержено периодическому понижению. Клапаны сброса давления являются одной из наиболее важных частей системы давления, которые открываются при заданном уровне давления во избежание сбоев системы. Каждая система давления устанавливается с заданным расчетным пределом, называемым заданным значением, выше которого клапан начинает открываться, чтобы предотвратить условия избыточного давления.

Что такое предохранительный клапан?

Предохранительный клапан является последним средством для людей, имущества и процессов в перерабатывающей промышленности, включающей электростанции, нефтехимические продукты, котлы, нефть и газ, фармацевтические препараты и многое другое.Это своего рода отказоустойчивое устройство, которое срабатывает автоматически, чтобы предотвратить накопление давления в сосуде или системе за пределами установленного предела. Устройство спроектировано таким образом, что предохранительный клапан срабатывает автоматически при достижении заданного давления. Он просто позволяет сбросить избыточное давление, чтобы предотвратить повреждение сосуда. Кроме того, это также гарантирует, что давление останется в рамках в будущем. Даже незначительное повышение давления поднимает предохранительный клапан и закрывается, как только давление снижается до предписанного предела.

Разница между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном

  1. Определение сброса и предохранительный клапан

Предохранительный клапан, также известный как предохранительный клапан (PRV) или предохранительный клапан, является типом устройства предохранительного клапана, используемого для ограничения или контроля уровня давления в системе в пределах безопасного порогового значения, чтобы избежать состояния избыточного давления. Проще говоря, предохранительный клапан - это устройство, предназначенное для контроля давления в сосуде или системе до определенного заданного уровня.С другой стороны, предохранительный клапан - это устройство, используемое для сброса избыточного давления из сосуда или оборудования, когда давление пересекает определенный заранее определенный предел. Он просто позволяет жидкости или газам выходить, если давление становится слишком высоким, чтобы предотвратить любое повреждение.

  1. Функция

Предохранительные клапаны в основном используются в гидравлических системах для ограничения давления в системе до определенного предварительно установленного уровня, и когда давление достигает предела безопасности, предохранительный клапан реагирует, выпуская избыточный поток из вспомогательного прохода из системы обратно в бак для предотвращения отказа оборудования.Основное назначение предохранительного клапана - защитить жизнь, имущество и окружающую среду от сбоя в давлении в системе управления. Проще говоря, предохранительный клапан открывается, когда давление превышает установленный предел давления.

  1. Работа предохранительного клапана против предохранительного клапана

Для предохранительного клапана отверстие прямо пропорционально увеличению давления в сосуде. Это означает, что открытие клапана является скорее постепенным, чем внезапным, что позволяет ему открываться только при заданном уровне давления и выпускать жидкости до тех пор, пока давление не упадет до желаемого заданного давления.С другой стороны, предохранительный клапан откроется немедленно, когда давление в системе достигнет установленного уровня давления в случае сбоя системы. Это защитное устройство, способное работать в любое время и являющееся последним средством предотвращения катастрофического отказа в системах в условиях избыточного давления.

  1. Уставка

Предохранительный клапан предназначен для открытия при определенном уровне давления, который обычно называется «заданным значением». Заданное значение не следует путать с заданным давлением.Фактически, заданное значение предохранительных клапанов регулируется до наименьшего максимального значения давления, что означает, что оно установлено ниже максимального допустимого давления в системе до возникновения условия избыточного давления. Клапан начинает открываться, когда давление достигает некоторого уровня выше заданного значения. Уставка измеряется в фунтах на квадратный дюйм (PSIG) и не должна превышать максимально допустимое рабочее давление (MAWP). В предохранительных клапанах уставка обычно устанавливается на 3 процента выше уровня рабочего давления, тогда как в предохранительных клапанах она устанавливается на 10 процентов.

Предохранительный клапан против предохранительного клапана: Сравнительная таблица

Краткое описание предохранительного клапана и предохранительного клапана:

Как предохранительные клапаны, так и предохранительные клапаны являются высокопроизводительными чувствительными к давлению предохранительными устройствами, сконструированными таким образом, чтобы контролировать или ограничивать давление внутри системы или резервуара путем сброса избыточного давления из вспомогательного прохода из системы. Хотя оба эти термина являются общими терминами, используемыми для предохранительных клапанов, разница в основном заключается в производительности и заданном значении. В то время как первое устройство обслуживается оператором и предназначено для сброса давления во избежание возникновения избыточного давления, второе представляет собой устройство с автоматическим управлением, которое открывается автоматически при достижении максимально допустимого давления.Предохранительные клапаны в основном используются в системах с жидкостью или сжатым воздухом, тогда как предохранительные клапаны в основном используются для выпуска пара или пара в атмосферу.

Сагар Хиллар - плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий в качестве старшего разработчика и писателя контента в известной компании по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии. У него есть желание исследовать разносторонние темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы сделать его наиболее читаемым. Благодаря своей страсти к письму, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на различных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной деятельности Сагар любит общаться с людьми разных культур и происхождения. Вы можете сказать, что он любопытен от природы. Он верит, что каждый - это опыт обучения, и он приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать. Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это ослабляет вас и облегчает вам начало разговоров с совершенно незнакомыми людьми - так он и сказал. "

Последние сообщения от Сагар Хиллар (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт.Пожалуйста, распространите слово. Поделитесь этим со своими друзьями / семьей.

Цитировать
Сагар Хиллар. «Разница между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном». DifferenceBetween.net. 1 марта 2019 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *