Предохранительные клапаны

Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапана седельного типа.

Основными элементами предохранительного клапана являются:

• корпус 1,
• пружина 2,
• запорно-регулирующий элемент 3,
• седло 4.

В исходом состоянии усилие Fпр пружины 2 прижимает запорно-регулирующий элемент (конус) 3 к седлу 4. Напорная линия отделена от сливной.

В случае если сила Fг давления потока на запорно-регулирующий элемент превысит силу Fпр, конус сместится вверх, пропуская поток из напорной линии в сливную.

При отсутствии давления в линии слива величина усилия Fг определяется по формуле:

Регулировка давления настройки предохранительного клапана осуществляется путем изменения предварительного поджатия пружины.

Предохранительные клапаны прямого действия

В клапанах прямого действия на запорно-регулирующий с одной стороны действует усилие пружины с противоположной — сила давления жидкости.

Пружину в таких клапанах называют силовой, т.к. именно она оказывает силовое воздействие, удерживающее запорно-регулирующий до момента открытия.

Предохранительный клапан седельного типа, рассмотренный ранее, является примером клапана прямого действия. К этому же типу относят клапаны золотникового типа.

В исходном состоянии золотник 3, установленный в корпусе 1, перекрывает каналы в напорной и сливной линиях. При увеличении силы давления до величины превышающей усилие пружины 2, золотник будет перемещаться вверх, открывая канал для прохода потока из напорной линии в сливную.

Устройство демпфирования

На работу предохранительного клапана влияют не только статические, но и динамические нагрузки.

Для снижения негативного влияния автоколебаний подпружиненного запорно-регулирующего элемента в предохранительных клапанах прямого действия используют устройства демпфирования.

Наиболее распространенным устройством демпфирования является — демпфирующий поршень, который жестко связан с запорно-регулирующим элементом.

Для демпфирования в поршне может быть выполнен узкий канал или снята лыска, как в примере показанном на рисунке.

Во время движения поршня жидкость движется в малом зазоре. При этом возникает демпфирующее усилие направленное в сторону противоположную движению поршня.

В конструкции большинства современных гидравлических предохранительных клапанов прямого действия присутствует демпфирующий поршень.

Предохранительные клапаны непрямого действия

При увеличении расхода через предохранительный клапан необходимо увеличивать и диаметры подводных каналов и запорно-регулирующего элемента. Вследствие увеличения площади уплотняемой поверхности потребуется и увеличение усилия поджима пружины, а значит и увеличение самой пружины.

Для обеспечения относительно небольших габаритов клапана при больших значениях расхода используют предохранительные клапаны непрямого действия, состоящие из основного и управляющего клапана.

Клапан управления представляет собой классический предохранительный клапан прямого действия. Этот клапан способен пропустить лишь небольшой расход. Однако при его открытии за счет возникшего перепада давления на постоянном дросселе 6 запорно-регулирующий элемент 5 переместится вверх соединив напорную линию со сливом.

Пружина 4 в этом клапане предназначена для возвращения запорно-регулирующего элемента в исходное состояние.

Настройка клапана осуществляется регулировочным винтом 1, который позволяет изменить предварительное поджатие силовой пружины 2.

www.hydro-pnevmo.ru

Для чего нужен предохранительный клапан

Как известно из школьного курса физики, любая жидкость при нагревании расширяется. При нагревании от 20 °С до 90 °С объём воды увеличивается примерно на 3%. В том же учебнике за 7 класс сказано о том, что вода является несжимаемой жидкостью. А это значит, что примерно трём литрам вещества в баке некуда будет деться. Согласно термодинамическим канонам, с ростом температуры повышается и давление на стенки внутреннего бака бойлера.

Для контроля над процессом нагрева производители встраивают в свои устройства терморегуляторы и термостаты. Первые служат для контроля температуры, а вторые предназначены для отключения ТЭНов при её критических значениях. А теперь представьте себе, что может произойти при отказе этих деталей. Закипание воды значительно повысит давление внутри бойлера. Высокое давление спровоцирует повышенную температуру жидкости. При давлении в 10 атмосфер вода кипит при 180 °С. Процесс повышения давления и температуры будет нарастать как снежный ком до тех пор, пока не разрушится внутренний бак. В образовавшуюся трещину хлынет кипящая вода, а на её место из водопровода начнёт поступать холодная. Далее произойдет мгновенное вскипание новой порции жидкости с сильнейшим парообразованием. Давление повысится настолько, что произойдет взрыв.

Чтобы избежать пагубных последствий, связанных с критическим повышением давления, необходим предохранительный клапан. В нужный момент он произведет сброс части жидкости наружу.

Предохранительный клапан бойлера не только защищают прибор в критических ситуациях, но и имеет другие важные функции:

• Не допускать вытекания нагретой воды из бака в напорный трубопровод;
• Сглаживать неравномерность давления воды на входе в водонагреватель, препятствуя образованию гидроударов.
• Осуществлять слив воды из бойлера при проведении ремонта или профилактического обслуживания.

Клапаны для бойлеров могут иметь различную конструкцию, комплектоваться дополнительными кранами, датчиками и т.д. Главное, чтобы установленный прибор отвечал всем требованиям системы подачи горячей воды.

Конструкция

Конструктивное исполнение предохранительного клапана водонагревателя включает два элемента – собственно предохранительный механизм и обратный клапан. Эти устройства имеют общую рабочую полость внутри двух тонкостенных цилиндров, соединенных между собой под прямым углом. Обратный клапан установлен внутри цилиндра большего диаметра и представляет собой обычный тарельчатый клапан с седлом, исполненным в корпусе устройства. Нарезанная на краях внутренней части цилиндра резьба позволяет присоединять прибор к водопроводу с одной стороны и входному патрубку бойлера с другой.

Предохранительный механизм, размещённый в цилиндре меньшего размера, устроен аналогично, имея отличие лишь в повышенной жёсткости пружины (у некоторых моделей этот параметр можно регулировать). За тарелкой предохранительного клапана располагается отверстие для слива избыточного объема жидкости из бойлера. В большинстве защитных клапанов предусматривается наружный рычаг, воздействием на который можно принудительно отжать тарелку от седла. Такая конструкция позволяет слить воду из водонагревателя без его отсоединения от трубопроводов, а также проверить исправность прибора.

Предохранительные клапаны для бойлеров можно разделить на три группы:

• Устройства для водонагревателей ёмкостью до 100л;
• Предохранительные клапаны бойлеров объёмом от 100 до 200л;
• Группы безопасности водонагревателей ёмкостью от 200л.

Устройства первой группы чаще всего представляют собой недорогие предохранительные клапаны китайского производства. Они выполнены в неразборном корпусе и имеют короткий термин эксплуатации. Главным их преимуществом является низкая цена, поэтому менять такие клапаны можно хоть каждый год. Отметим, что встречаются и исключения в виде изделий достойного качества от именитых производителей. Как правило, такие устройства входят в комплект поставки водонагревателей.

Группы безопасности бойлеров объемом от 100 до 200л представляют собой более серьёзные изделия. Кроме предохранительного клапана, настроенного на срабатывание при усилии в 7 атмосфер и обратного клапана в их конструкцию входит шаровой кран и специальный патрубок для подключения к канализации. Оригинальная насадка позволяет визуально оценивать процесс слива воды. Часто такие клапаны имеют разборный корпус и позволяют заменить неисправные элементы.

Группы безопасности для водонагревателей повышенной ёмкости (от 200л) в дополнение к стандартному оснащению могут иметь манометр, редуктор давления, сетчатый фильтр с отстойником и другие элементы.

При установке водонагревателя не допускается установка вместо предохранительного клапана подрывного или аварийного клапана, предназначенного для встраивания в отопительные системы.

Принцип работы

Механизм работы предохранительного клапана можно представить следующим образом:

• Когда на напорном трубопроводе открывается запорный вентиль, давление воды способствует отодвиганию тарелки обратного клапана от седла. Вода беспрепятственно поступает в бак водонагревателя до тех пор, пока давление внутри ёмкости не уравнивается с водопроводным. Под действием пружины клапан закрывается.


• При повышении температуры, внутри ёмкости растет и давление нагретой воды на тарелку обратного клапана. Это не позволяет ему открыться, обеспечивая герметичность системы даже при отсутствии воды в водопроводе.
• К дренажному отверстию вода из трубопровода доступа не имеет, так как тарелка предохранительного клапана прижата к седлу мощной пружиной, настроенной на давление воды, превосходящее водопроводное в несколько раз.
• При уменьшении давления воды в бойлере вследствие водоразбора, обратный клапан открывается снова, обеспечивая своевременное наполнение бака водой.
• Критическое повышение давления воды внутри бака, которое чаще всего происходит по вине терморегулятора или термостата, приведет к сжатию пружины предохранительного клапана. Тарелка механизма отойдет от седла, и часть жидкости будет сброшена через дренажное отверстие.

Бойлер сможет работать и при отсутствии запорного клапана. При повышении давления внутри бака определённый объем горячей воды будет выдавливаться обратно в водопровод. Из-за этого водонагревателю придется греть дополнительный объём жидкости, что негативно скажется на его экономичности. Кроме того, тёплая вода появится и в кранах, предназначенных для холодной жидкости, а это уже никуда не годится. Те, кто считает предохранительный клапан лишним элементом системы, могут убедиться в этом на собственном опыте.

Чаще всего предохранительный клапан присоединяют непосредственно к входному патрубку водонагревателя. При этом стрелка, нанесенная на корпус прибора, показывает направление движения воды.

На дренаж рекомендуется устанавливать прозрачный шланг, край которого выводят в канализацию или подходящую ёмкость. Такое решение позволяет контролировать работу защитного устройства, хоть и не избавляет от необходимости регулярной проверки его работоспособности. Исправность прибора можно проверить, кратковременно нажав на его рычаг. При этом из дренажного отверстия должна политься вода. В некоторых моделях предохранительных клапанов вместо рычага производители устанавливают кнопку или ручку. В таких случаях перед проверкой прибора необходимо изучить соответствующий пункт инструкции по эксплуатации.

От правильной и надёжной работы предохранительного клапана зависит жизнь и безопасность ваших близких. Регулярный осмотр и проверка этого прибора позволят избежать неприятностей, связанных с поломкой бойлера.

remkasam.ru

Принцип действия

Большинству рядовых пользователей, сталкивающихся с закрытыми системами водяного отопления, знаком только один вид предохранительной арматуры – простой пружинный клапан с фиксированной настройкой, изображенный на фото. Причина понятна – эти изделия устанавливаются повсеместно на любые котлы, поскольку входят в состав группы безопасности вместе с манометром и воздухоотводчиком.

Примечание. Настенные генераторы тепла, функционирующие на электричестве и природном газе, оснащаются предохранительными элементами с завода. Они помещены внутрь корпуса и снаружи не видны.

Давайте разберемся, как работает обычный аварийный клапан, показанный выше на схеме:

1. В нормальных условиях мембрана, прикрепленная к штоку и подпираемая пружиной, плотно сидит в седле и герметично перекрывает проход.
2. Если происходит перегрев теплоносителя, он расширяется и создает в закрытой системе избыточное давление, частично компенсируемое расширительным баком.


3. Когда величина подпора воды достигает порога срабатывания клапана (обычно – 3 Бар), пружина под ее воздействием сжимается и мембрана открывает проход. Автоматический сброс закипающего теплоносителя производится до тех пор, пока пружине не хватит силы снова закрыть проходное сечение.
4. При возникновении аварийной ситуации хозяин дома может сам выполнить сброс избыточного давления, повернув рукоятку в верхней части изделия.

Несколько слов о том, где ставится сбросной клапан вместе с группой безопасности в закрытой системе отопления. Его место – на участке подающей магистрали в непосредственной близости от котла (рекомендуется не далее 0.5 м).

Важный момент. На трубопровод, ведущий от теплогенератора до элементов безопасности, запрещено устанавливать краны, вентили и прочие перекрывающие устройства.

Наглухо соединять патрубок изделия с канализацией не стоит – мокрые пятна либо лужицы укажут на срабатывание клапана и проблемы в отопительной сети. Например, вышел из строя расширительный бак или дал сбой циркуляционный насос при работе с твердотопливным котлом (возможно, отключали электричество). Нередко устройство начинает подтекать из-за попадания мусора между седлом и тарелкой. Больше о его работе рассказывается в видеосюжете:

Уточняющая информация. Сбросные пружинные клапаны мастера и монтажники называют подрывными, потому что напор теплоносителя сжимает пружину и вызывает подрыв мембраны. Не путайте их со взрывными элементами, устанавливаемыми на дымоходы промышленных котельных, сжигающих природный газ.

Виды предохранительных клапанов

Описанная выше традиционная подрывная конструкция несовершенна. Пружинный механизм, приводимый в действие чрезмерным давлением, не отличается точностью и может сработать с опозданием, когда температура в котловом баке достигла 100 °С и выше, то есть, началось кипение. Конечно, можно пытаться регулировать изделие винтом или менять настройки (есть версии с регулировочным колпачком), но это не всегда дает нужный эффект.

Момент второй: предохранительный клапан для котла защищает его от разрушения, но не от перегрева. Ведь сброс теплоносителя не позволяет охладить отопительный агрегат, если горение в топке продолжается. И последнее: в системах отопления открытого типа подобные устройства вообще бесполезны, поскольку вода в них может закипеть без повышения давления.

Ведущие производители отопительной арматуры предлагают изделия современной разработки, лишенные перечисленных недостатков, — клапаны теплового сброса. Эти защитные элементы реагируют не на увеличение напора воды в системе, а на повышение ее температуры до критического уровня. Есть 3 разновидности изделий:

• сбросные с выносным датчиком температуры;
• комбинированное устройство с температурным датчиком и контуром подпитки;
• то же с прямой установкой в трубопровод.

Для справки. Приведем названия надежных брендов, чью аварийную арматуру можно смело покупать и применять в частных домах. Это производители ICMA и CALEFFI (Италия), Herz Armaturen (Австрия) и всемирно известный европейский бренд Danfoss.

Принцип работы у всех разновидностей один: пружинный механизм с мембраной (или двумя) приводится в действие от сильфона с термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагреве. Таким способом клапаны теплового сброса довольно точно реагируют на достижение критической температуры. Предлагаем рассмотреть каждый из них подробнее.

Элемент с выносным датчиком

Изделие представляет собой тот же пружинный механизм, встроенный в корпус с двумя патрубками для подключения к подающей магистрали и сбросу в канализацию. Шток, открывающий тарелку и дорогу теплоносителю, проводится в движение мехами (2 группы – основная и резервная). При перегреве воды (от 95 до 100 °С) на них нажимает термочувствительная жидкость, идущая из колбы датчика по капиллярной трубке. Конструкция элемента безопасности показана на рисунке:

Температурный клапан включается в обвязку твердотопливного котла тремя способами:

• с охлаждением через водяной контур теплогенератора;
• то же, через специальный аварийный теплообменник;
• сброс теплоносителя с автоматической подпиткой.

Первая схема, изображенная ниже, применяется для двухконтурных отопительных установок, подогревающих воду для ГВС. Когда датчик, вмонтированный под обшивку ТТ-котла, воздействует на механизм, то горячая вода из контура сливается в канализацию, а ее место занимает холодная из водопровода. Какие бы ни были причины аварии, такая проточная система быстро охладит котловую рубашку и предотвратит последствия.

Примечание. В публикации использованы схемы от бренда CALEFFI, взятые с официального ресурса производителя.

Вторая схема предназначена для теплогенераторов со встроенным аварийным теплообменником для охлаждения в случае перегрева. Такие агрегаты выпускают европейские бренды Atmos, Di Dietrich и другие.

Пример подключения сбросного элемента через штатный теплообменник смотрите на видео:

Последняя схема реализуется только вместе с системой автоматической подпитки, поскольку здесь клапан сбрасывает теплоноситель, а не охлаждающую воду.

Предостережение. Не рекомендуется задействовать автоматическую подпитку для дровяных отопителей с топливником из чугуна. Последний боится перепадов температур и может треснуть от подачи большого количества холодной воды в обратку.

Комбинированные изделия с подпиткой системы

Этот яркий представитель аварийной арматуры сходен по принципу работы с перепускными клапанами и выполняет сразу 3 функции:

1. Сброс перегретого теплоносителя из котлового бака по сигналу выносного датчика.
2. Эффективное охлаждение теплогенератора.
3. Автоматическая подпитка системы отопления холодной водой.

Выше на картинке показана конструкция изделия, где видно, что на одном штоке установлены 2 тарелки, одновременно открывающие 2 прохода: по первому сбрасывается закипающий теплоноситель, по второму в противоположном направлении идет вода и пополняет потери. Схема подключения комбинированного перепускного клапана с твердотопливным котлом выглядит так:

Примечание. Если необходимо задействовать подобное устройство для охлаждения ТТ-котла с чугунным теплообменником, то проток нужно организовать через открытый расширительный бак или бойлер косвенного нагрева.

Перепускной клапан с тройным выходом работает по такому же комбинированному принципу, только встраивается прямо в трубопровод подачи теплоносителя возле отопительного агрегата. Сильфон находится в части корпуса, помещенной в трубу. Сброс производится через нижний патрубок, а к двум верхним присоединяется водопровод и магистраль подпитки. Такие изделия используются при недостатке свободного места в котельной.

Как выбрать аварийную арматуру

Конечно, по цене закупки и монтажа традиционный подрывной клапан обойдется дешевле температурных устройств. Он без проблем защитит закрытую систему отопления, завязанную с газовым, дизельным либо электрическим котлом, ведь в случае аварии они прекращают нагрев практически моментально. Другое дело – теплогенератор на дровах и угле, не способный потухнуть сходу.

Чтобы успешно подобрать клапан теплового сброса либо избыточного давления, руководствуйтесь следующими рекомендациями:

1. При использовании любых энергоносителей, кроме твердого топлива, смело покупайте обычное подрывное устройство.
2. Изучите документацию вашего источника тепла или бойлера (смотря что нужно защитить) и выбирайте арматуру безопасности по указанному в ней максимально допустимому давлению. Большая часть отопительной техники рассчитана на предел 3 Бар, хотя есть исключения – литовские котлы Stropuva выдерживают только 2 Бар, а некоторые российские агрегаты (из недорогих) – 1.5 Бар.
3. Для эффективного охлаждения дровяных теплогенераторов в случае аварии лучше поставить один из клапанов теплового сброса. Их максимальное рабочее давление составляет 10 Бар.
4. В открытых системах с ТТ-котлом сброс по давлению бесполезен. Подберите предохранительное изделие, срабатывающее при температуре теплоносителя 95—100 °С, подходящее к вашему агрегату и способу подпитки.

Совет. Воздержитесь от приобретения дешевой предохранительной арматуры родом из Китая. Мало того что она ненадежна, так еще и протекает после первого же подрыва.

Помимо изделий с фиксированными настройками, в продаже есть клапаны с возможностью регулировки. Если вы не профессионал в сфере отопления, то покупать их не стоит, да и нет особой необходимости.

Советы напоследок

Если вы живо интересуетесь безопасностью котельной и надежной работой отопительного оборудования, то рекомендуем при покупке арматуры хорошенько изучить ассортимент. Дело в том, что на рынке появляются новые полезные продукты, которые невозможно обозреть в рамках данной статьи, а вам они могут пригодиться.

Эксплуатационный момент. Отслеживайте состояние предохранительных клапанов, чтобы вовремя засечь срабатывание и разобраться в причинах. Устройства для теплового сброса направляйте в канализационную воронку с разрывом струи – неожиданный плеск воды в котельной и мокрые следы дадут понять, что имела место аварийная ситуация.

otivent.com

Существующие конструкции предохранительных клапанов (рисунок 26) можно классифицировать по нескольким признакам:

— по виду нагрузки на золотник:

1. предохранительные клапаны грузового типа с непосредственной нагрузкой на золотник. Они очень просты по конструкции, их применяют только для низких давлений из-за невозможности приложения к золотнику груза большой массы;

2. предохранительные клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника. К ним относятся рычажные предохранительные клапаны. Настройка на давление срабатывания может осуществляться перемещением груза на рычаге или же путем снятия или навешивания дополнительного груза. Основное преимущество этого клапана – нагрузка на золотник при его подъеме остается постоянной (это относится и к предыдущим клапанам);

3.

пружинные предохранительные клапаны – в них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины . На срабатывание клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины. Преимущество пружинных предохранительных клапанов – относительно малые габаритные размеры при больших проходных сечениях. Недостаток – с увеличением высоты подъема золотника соответственно возрастает усилие пружины вследствие ее сжатия

Рисунок 26 – Предохранительные клапаны

а-предохранительные клапаны грузового типа; б— клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника; в— пружинные предохранительные клапаны

по высоте подъема золотника,которая является одной из основных характеристик предохранительных клапанов, так как определяет его пропускную способность:

1. низкоподъемные предохранительные клапаны, у которых отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/20 – 1/40. К ним относятся простейшие предохранительные клапаны, которые применяют главным образом для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность;

2. среднеподъемные предохранительные клапаны, имеющие отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла 1/6 – 1/10;

3. полноподъемные предохранительные клапаны, отличающиеся высокой производительностью, т.к. сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1/4 диаметра сопла.

по связи с окружающей атмосферой:

1. предохранительные клапаны открытого типа, которые при открывании сбрасывают среду непосредственно в атмосферу;

2. предохранительные клапаны закрытого типа, пропускающие среду при открывании в трубопровод и герметичные по отношению к окружающей атмосфере.

по способу открывания клапана:

1. предохранительные клапаны прямого действия, у которых давление среды воздействует непосредственно на золотник, поднимая его при установочном давлении;

2. предохранительные клапаны со вспомогательным устройством, срабатывающие только после срабатывания вспомогательного устройства (импульсного клапана).

по числу сопел:

1. одинарные предохранительные клапаны имеют одно сопло и золотник (как правило, в промышленности используют именно такие клапаны);

2. двойные предохранительные клапаны – в одном корпусе расположены два сопла и два золотника (для увеличения производительности предохранительных клапанов);

3. тройные предохранительные клапаны – в одном корпусе находятся три сопла и три золотника.

Пружинные предохранительные клапаны(рисунок 27) предназначены для углеводородных жидких и газообразных некоррозионных сред. Эти клапаны как правило полноподъемные, имеют высокую пропускную способность. В некоторых конструкциях пружинных предохранительных клапанов для контрольных продувок во время эксплуатации предусмотрен рычажный механизм.

Рисунок 27 — Пружинный предохранительный клапан

На нефтеперекачивающих станциях наиболее широкое применение получил стальной пружинный предохранительный клапан типа СППК4-200-16 (рисунок 28).

Пружинный предохранительный клапан типа СППК4-200-16 закрытый, без рычага для контрольной продувки, имеет высокую пропускную способность. Конический проточный канал приемного патрубка обеспечивает плавный переход от проходного сечения фланца к соплу клапана. На выходе из конической части приемный патрубок имеет резьбовое гнездо с притертым пояском для герметичного крепления сопла. Сопло клапана имеет резьбу. Для герметизации соединения сопла с корпусом на его наружной цилиндрической поверхности предусмотрен фланец с уплотнительным пояском, обработанным до высокого класса чистоты поверхности. Запорная тарелка клапана изготовляется с коническим отбойником по периферии. Для максимального приближения точки приложения нагружающего усилия к уплотнительным поверхностям направляющий выступ тарелки имеет внутреннюю полость, и опорный конус штока садится на подушку в самой нижней точке этой полости, что способствует устойчивому положению тарелки при открытом клапане и облегчает ее перемещение при посадке на седло сопла.

Технологические параметры клапана регулируют кольцом, навинченным на сопло. На кольце сверху имеется узкий плоский поясок. При свинчивании кольцо приближается к торцовой плоскости тарелки. Регулируя зазор между плоскостями пояска кольца и торца тарелки, можно в широких пределах регулировать давление полного открывания клапана и давление его закрывания, т.е. величину продува. Набор пружин клапана обеспечивает плавное регулирование установочного давления в пределах 0,5 – 16 кГс/см².

Рисунок 28 Клапан предохранительный пружинный типа СППК4

1-колпак; 2-регулировочный винт; 3- крышка; 4-шпилька; 5-корпус; 6-опорные шайбы;
7-золотник; 8- стопорные винты; 9-регулировочная втулка верхняя; 10-регулироввачная втулка нижняя; 11- направляющая втулка; 12-сопло; 13- перегородка.

Предохранительный пружинный клапан представляет собой механизм автоматического действия. Давлению среды на золотник клапана противодействует сила пружины, прижимающая золотник к седлу через опору и шток. При рабочем давлении в аппарате или сосуде сила действия среды уравновешивает силу пружины. Возрастание давления в сосуде, аппарате и трубопроводе выше допустимого нарушает равновесие, подъемная сила преодолевает усилие пружины, золотник поднимается, и происходит сброс среды.

Клапан полноподъемный, так как золотник поднимается на высоту, равную или больше четверти диаметра седла. Высокий подъем золотника достигается использованием
кинетической энергии и реакции потока, выходящего с большой скоростью из сопла. Для этого клапан снабжен верхней и нижней регулировочными втулками, которые, обеспечивая подъем золотника, а следовательно, производительность клапана, регулируют давления полного открытия и обратной посадки золотника на седло, т.е. обеспечивают четкую работу клапана. Регулировочные втулки фиксируются в определенном положении стопорными винтами. В клапанах Ду150 и 200 верхняя регулировочная втулка отсутствует, и подъем золотника в этих клапанах обеспечивается специальной формой увеличенной нижней части золотника

Для принудительного открытия и контрольной продувки в рабочем состоянии клапан снабжен рычажным устройством. Поворотом рычага усилие через валик, кулачок и гайку передается на шток, приподнимая последний вместе с золотником и обеспечивая открытие клапана.

Настройка пружины на требуемое давление осуществляется регулировочным винтом. Набор сменных пружин обеспечивает бесступенчатую регулировку клапана на заданный диапазон рабочих давлений.

Во время эксплуатации предохранительных клапанов особое внимание должно быть уделено срокам ревизии, которые устанавливаются исходя из особенностей производства данной отрасли промышленности.

После ревизии предохранительный клапан регулируют на заданное установочное давление и проверяют его герметичность. Затем клапан пломбируют; устанавливать неопломбированные клапаны категорически запрещается.

Наиболее общие дефекты или неисправности при неправильной эксплуатации клапанов – утечка, пульсация и задиры движущихся частей.

poznayka.org

Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:

1. пружинные предохранительные клапаны (ПК);

2. рычажно-грузовые ПК;

3. импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного ПК и управляющего импульсного клапана прямого действия;

4. предохранительные устройства с разрушающимися мембра нами;

5. другие предохранительные устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.

Рычажно-грузовые ПК не допускаются к использованию на передвижных сосудах.

Принципиальные схемы основных типов ПК приведены на рисунках 6.1 и 6.2. Груз на рычажно-грузовых клапанах (см. рис. 6.1,6) должен надежно фиксироваться в заданном положении на рычаге после тарировки клапана. Конструкция пружинного ПК (см. рис. 6.1, в) должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины и предусматривать устройство для

Рис. 6.1. Принципиальные схемы основных типов предохранительных клапанов:

¹— грузовой с прямым нагружением;б — рычажно-грузовой; в — пружинный с прямым нагружением;1 — груз;2 — рычаг;3 — отводящий трубопровод;4 — пружина.

проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы. Устройство пружинного предохрани тельного клапана показано на рис. 6.3. Количество ПК, их размеры и пропускная способность должны рассчитываться так, чтобы в Рис. 6.2. Разрывная предохранительная мембрана не превышала более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа, на

15% — для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа, на 10% — для сосудов с давлением более 6,0 МПа. При работающих ПК допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25% при условии, что это превышение предусмот рено проектом и отражено в паспорте сосуда.

Пропускная способность ПК определяется по ГОСТ 12.2.085.

На все предохранительные устройства должны быть паспорта и инструкции по эксплуатации.

При определении размера проходных сечений и количества предохранительных клапанов важное значение имеет расчет пропускной способности клапана на G(в кг/ч). Он выполняется по методике, изложенной в ССБТ. Для водяного пара величина рассчитывается по формуле:

G=10B₁B₂α₁F(P₁+0,1)

Рис. 6.3. Устройство пружинного

предохранительного клапана:

1 — корпус; 2 — золотник; 3 — пружина;

4 — отводящий трубопровод;

5 — защищаемый сосуд

где bi — коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед предохранительным клапаном; может быть определен по выражению (6-7); изменяется от 0,35 до 0,65; коэффициент, учитывающий соотношение давлений перед и за предохранительным клапаном, зависит от показателя адиабатыk и показателя β, при β<β_кр=(2-(k+1))^k/(k-1)коэффициент B₂= 1, показатель β вычисляют по фор муле (6.8); коэффициент B₂ изменяется от 0,62 до 1,00; α₁— коэффициент рас хода, указываемый в паспортах предохранительных клапанов, для современ ных конструкций низкоподъемных клапанов α₁= 0,06-0,07, высокоподъем ных — α₁=0,16-0,17,F— площадь проходного сечения клапана, мм²;Р₁ — максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

B₁=0,503(2/( k+1) ^k/(k-1)*

где V — удельный объем пара перед клапаном при параметрах P₁иТ_1, ) м³/кг — температура среды перед клапаном при давлении Р_ь°С.

(6.7)

β = (P₂+ 0,1)/(P₁+0,1), (6.8)

где P2 — максимальное избыточное давление за клапаном, МПа.

Показатель адиабаты k зависит от температуры водяного пара. При температуре пара 100 °Сk = 1,324, при 200 «Сk = 1,310, при 300 °Сk= 1,304, при 400 ‘Сk= 1,301, при 500°Ck= 1,296.

Суммарная пропускная способность всех установленных предохранительных клапанов должна быть не менее максимально возможного аварийного притока среды в защищаемый сосуд или аппарат.

Предохранительные мембраны (см. рисунки 6.2 и 6.4) представляют собой специально ослабленные устройства с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению. Они просты по конструкции и в то же время обеспечивают высокую надежность защиты оборудования. Мембраны полностью герметизируют сбросное отверстие защищаемого сосуда (до срабатывания), дешевы и просты в изготовлении. К их недостаткам относятся необходимость замены после каждого срабатывания, невозмож ность точного определения давления срабатывания мембраны, что заставляет повышать запас прочности защищаемого оборудования.

Мембранные предохранительные устройства могут устанавливаться вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, если эти клапаны в условиях конкретной среды не могут быть использованы вследствие их инерционности или других при чин. Они устанавливаются также перед ПК в случаях, когда ПК не могут надежно работать вследствие особенностей воздействия рабочей среды в сосуде (коррозия, кристаллизация, прикипание, примерзание). Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для Увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны могут быть разрывными (см. рис. 6.2), ломающимися, отрывными (рис. 6.4), срезными, выщелкивающимися. Толщину разрывных мембран А (в мм) рассчитывают по формуле:

А = —

PD/(8σ_врK_t)((1+(δ/100))/(1+( (δ/100)-1))^1/2

где D — рабочий диаметр;Р- давление срабатывания мембраны, σ_вр— предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др) при растяжении;К₁ — температурный коэффициент, изменяющийся от 0,5 до 1,8; δ — относительное удлинение материала мембраны при разрыве, %.

Для отрывных мембран величиной, определяющей давление срабатывания,

является диаметр D_H (см. рис. 6.4), который рассчитывают как

D_н=D(1+P/σ_вр)^1/2

Мембраны должны иметь маркировку, установленного Правилами содержания. Предохранительные устройства должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду. При установке на одном патрубке (или трубопроводе) нескольких предохранительных устройств площадь поперечного сечения патрубка (или трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения ПК, установленных на нем.

Не допускается установка какой-либо запорной арматуры меж ду сосудом и предохранительным устройством, а также за ним. Кроме того, предохранительные устройства должны размещаться в местах, удобных для их обслуживания.

Предохранительные устройства. Предохранительные устройства (клапаны) должны автоматически предотвращать повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу или утилизационную систему. Требуется установка не менее двух предохранительных устройств.

На паровых котлах давлением 4 МПа должны устанавливаться только импульсные предохранительные клапаны.

Диаметр прохода (условный), устанавливаемых на котлах рычажно-,_; грузовых и пружинных клапанов, должен быть не менее 20 мм. Допуск уменьшение этого прохода до 15 мм для котлов паропроизводительностью до 0,2 т/ч и давлением до 0,8 МПа при установке двух клапанов.

Суммарная пропускная способность устанавливаемых на паровых котлах предохранительных устройств должна быть не менее номинальной производительности котла. Расчет пропускной способности предельных устройств паровых и водогрейных котлов должен выполняться по 14570 «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования».

Места установки предохранительных устройств определеными. В частности, в водогрейных котлах они устанавливаются на выходных коллекторах или барабане.

Методика и периодичность регулирования предохранительных нов (ПК) на котлах указывается в инструкции по монтажу и эксе Клапаны должны защищать сосуды от превышения в них давления более на 10 % расчетного (разрешенного).

Краткий ответ:Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:

6. пружинные предохранительные клапаны (ПК);

7. рычажно-грузовые ПК;

8. импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного ПК и управляющего импульсного клапана прямого действия;

9. предохранительные устройства с разрушающимися мембранами;

10. другие предохранительные устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.

studfiles.net

Предохранительные клапаны служат для предупреждения возникновения в трубопроводе или в аппарате давления, превышающего допустимое. При повышении давления они сбрасывают часть среды в атмосферу (непосредственно или через поглотительное устройство). После снижения давления до нормы предохранительный клапан автоматически закрывается.

Такие клапаны устанавливают в котельных и компрессорных на трубопроводах, подающих вырабатываемую среду в цехи, а также на цеховых трубопроводах после редукционных клапанов. Обязательна также установка предохранительных клапанов на автоклавах. Предохранительные клапаны применяются на линиях не только газа и пара, но и жидкостей.

Предохранительные клапаны подразделяются на пружинные и рычажно-грузовые. В клапанах первого типа давление среды на золотник уравновешивается натяжением пружины, в клапанах второго типа — весом груза. Сила сжатия пружины или вес груза подбираются таким образом, чтобы при давлении среды, не превышающем допустимой величины, золотник был прижат к седлу, но при повышении давления на 10 — 15% он приподнимался.

Выпускаются как полноподъемные пружинные клапаны (с высотой подъема более 1/4 диаметра седла), так и малоподъемные (с высотой подъема менее 1/20 диаметра седла). Рычажно-грузовые клапаны изготовляются только малоподъемными.

Стальной малоподъемный пружинный предохранительный клапан, применяемый на трубопроводах для пара и газообразных сред при давлении приблизительно до 0,6 МПа (6 кгс/см²), изображен на рисунок .25. Нижним штуцером клапан присоединен к отростку трубопровода или к штуцеру аппарата. Боковой штуцер служит для отвода избытка среды при повышении ее давления. Золотник 6 прижимается к седлу пружиной. Сила ее сжатия регулируется в зависимости от требующемся давления среды ввертыванием резьбовой втулки 2 в крышку корпуса. Сверху крышка прикрыта колпаком, предохраняющим втулку от случайных ударов. Колпак 1 имеет ушко для опломбирования, чтобы предупредить возможность произвольного изменения регулировки клапана, что сделало бы бессмысленным его установку.

Пружинные предохранительные клапаны изготовляются из углеродистой стали на давление 0,1 — 70 МПа (1 — 700 кгс/см²) и из нержавеющей стали на давление 0,25 — 2,3 МПа (2,5 — 23 кгс/см²).

1 — колпак; 2 — резьбовая втулка; 3 — пружина; 4 — крышка; 5 — корпус; 6 — золотник. Рисунок 236 — Малоподъемный пружинный предохранительный клапан.	1 — шток; 2 — рычаг; 3 — комплект грузов; 4 — крышка; 5 — корпус; 6 — золотник. Рисунок 237 — Рычажно-грузовой предохранительный клапан.

Рычажно-грузовой предохранительный клапан показан на рисунок .26. Аналогично пружинному клапану, рычажный клапан устанавливается на трубопроводе или аппарате нижним штуцером. Через боковой штуцер отводится избыток среды. В отличие от пружинного клапана грузовой не имеет сальникового уплотнения в месте выхода шпинделя из крышки, поэтому он не обеспечивает полной герметичности. По этой причине его нельзя устанавливать на трубопроводах для огнеопасных сред, проходящих внутри помещений. Давление грузов передается на золотник 6 через рычаг 2 и шток 1. Сила, действующая на золотник, регулируется путем установки большего или меньшего числа грузов стандартных размеров и изменения места их установки по длине рычага. Для недопущения произвольного изменения регулировки рычажно-грузовые механизмы накрывают кожухами и опломбировывают.

Помимо изображенного на рисунке 237 однорычажного клапана выпускаются также двухрычажные клапаны, у которых в одном корпусе заключены два золотника, имеющие каждый собственные шток, рычаг и комплект грузов. Пропускная способность двухрычажного клапана несколько ниже пропускной способности двух однорычажных клапанов того же номинального размера.

Рычажно-грузовые клапаны изготовляются чугунными на давление -1,6 МПа (16 кгс/см²) и стальными на давление -2,5 МПа (25 кгс/см²).

При выборе типа предохранительного клапана руководствуются следующими соображениями.

1. Пружинные клапаны имеют значительно меньшие габаритные размеры по сравнению с грузовыми. В ряде случаев- это обстоятельство оказывается решающим. Например, на крышках автоклавов почти всегда приходится устанавливать пружинные клапаны, так как для установки грузовых клапанов обычно не хватает места вследствие обилия и громоздкости имеющейся там арматуры.

2. В предохранительных клапанах избыток усилия от веса груза или от натяжения пружины над усилием, стремящимся приподнять золотник, весьма невелик. В результате этого механизм предохранительного клапана склонен к вибрации, которая может изменить его настройку. Грузовые клапаны вследствие наличия длинного рычага с тяжелым грузом на конце и шарниров более чувствительны к вибрациям.

3. У грузового клапана при подъеме золотника нагрузка остается постоянной независимо от высоты подъема, у пружинного же клапана с увеличением высоты подъема реакция пружины увеличивается. С течением времени упругость пружины меняется в результате изменения структуры металла под воздействием высоких температур и переменных нагрузок. Подбор пружин для клапанов, работающих в условиях высоких температур, представляет известные трудности.

Обычно, если для установки предохранительного клапана имеется достаточно места, предпочтение отдается грузовому клапану.

Грузовые клапаны допускают установку в одном лишь положении, при котором золотник находится в строго горизонтальном положении, а шпиндель направлен вверх. Пружинные клапаны монтируются в любом положении.

Установка какой-либо запорной арматуры между источником давления и предохранительным клапаном категорически запрещается.

Среда, отводимая из предохранительного клапана при его срабатывании, направляется по выхлопному трубопроводу в атмосферу или в поглотительное устройство. Сечение выхлопного трубопровода должно быть достаточным, чтобы не допустить в нем значительное противодавление.

Выход газообразной среды (сжатого воздуха или пара) должен быть хорошо слышен с рабочего места аппаратчика. Иногда для этой цели на конце выхлопного трубопровода устанавливают свисток.

При отводе пара необходимо предусмотреть надежное удаление конденсата из выхлопного трубопровода.

Иногда взамен предохранительного клапана на сосуде или трубопроводе устанавливают предохранительную мембрану, разрывающуюся при превышении рабочего давления на 20 ? 25%.

1 — корпус; 2 — входной штуцер; 3 — выходной штуцер; 4 — дренажный штуцер. Рисунок 238 — Водоотделитель.

Мембраны обеспечивают безусловную герметичность, недостижимую при предохранительных клапанах, и надежность срабатывания. Они просты и дешевы в изготовлении. Их недостатком является одноразовость действия.

studopedia.ru

БИЛЕТ № 1

 

Требования к установке манометров на сосудах.

Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями должны быть снабжены манометрами прямого действия. Манометр устанавливается на штуцере сосуда или трубопроводе между сосудом и запорной арматурой.

Манометры должны иметь класс точности не ниже: 2,5 — при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа (25 кгс/см²), 1,5 — при рабочем давлении сосуда выше 2,5 МПа (25 кгс/см²).

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы.

На шкале манометра владельцем сосуда должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде. Взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра.

Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему персоналу.

Номинальный диаметр корпуса манометров, устанавливаемых на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2 до 3 м — не менее 160 мм.

Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовой кран или заменяющее его устройство, позволяющее проводить периодическую проверку манометра с помощью контрольного.

В необходимых случаях манометр в зависимости от условий работы и свойств среды, находящейся в сосуде, должен снабжаться или сифонной трубкой, или масляным буфером, или другими устройствами, предохраняющими его от непосредственного воздействия среды и температуры и обеспечивающими его надежную работу.

На сосудах, работающих под давлением выше 2,5 МПа (25 кгс/см²) или при температуре среды выше 250°С, а также со взрывоопасной средой или вредными веществами 1-го и 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007-76 вместо трехходового крана допускается установка отдельного штуцера с запорным органом для подсоединения второго манометра.

На стационарных сосудах при наличии возможности проверки манометра в установленные Правилами сроки путем снятия его с сосуда установка трехходового крана или заменяющего его устройства необязательна.

На передвижных сосудах необходимость установки трехходового крана определяется разработчиком проекта сосуда.

Манометры и соединяющие их с сосудом трубопроводы должны быть защищены от замерзания.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

— отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении поверки;

— просрочен срок поверки;

— стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

— разбито стекло или имеются повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

Поверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев владельцем сосуда должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольным манометром с записью результатов в журнал контрольных проверок. При отсутствии контрольного манометра допускается дополнительную проверку производить проверенным рабочим манометром, имеющим с проверяемым манометром одинаковую шкалу и класс точности.

Порядок и сроки проверки исправности манометров обслуживающим персоналом в процессе эксплуатации сосудов должны определяться инструкцией по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов, утвержденной руководством организации — владельца сосуда.

Требования к запорной и запорно-регулирующей арматуре.

Количество, тип арматуры и места установки должны выбираться разработчиком проекта сосуда исходя из конкретных условий эксплуатации и требований Правил.

Запорная и запорно-регулирующая арматура должна устанавливаться на штуцерах, непосредственно присоединенных к сосуду, или на трубопроводах, подводящих к сосуду и отводящих из него рабочую среду. В случае последовательного соединения нескольких сосуд необходимость установки такой арматуры между ними определяется разработчиком проекта. Арматура должна иметь следующую маркировку:

— наименование или товарный знак изготовителя;

— условный проход, мм;

— условное давление, МПа (допускается указывать рабочее давление и допустимую температуру);

— направление потока среды; марку материала корпуса.

На маховике запорной арматуры должно быть указано направление его вращения при открывании или закрывании арматуры. Арматура с условным проходом более 20 мм, изготовленная из легированной стали или цветных металлов, должна иметь паспорт (сертификат). Арматура должна быть пронумерована в соответствии со схемой. Арматура должна обеспечивать плотность перекрытия и плавность хода.

 

Предохранительные клапаны. Назначение. Классификация. Устройство и принцип работы предохранительного клапана пружинного типа

Каждый сосуд (полость комбинированного сосуда) должен быть защищен предохранительными устройствами, автоматически предотвращающими повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу или утилизационную систему.

На сосудах в качестве предохранительных устройств допускается применять:

— рычажно-грузовые предохранительные клапаны (не допускаются на передвижных сосудах);

— пружинные предохранительные клапаны;

— импульсные предохранительные устройства (ИПУ), состоящие из главного предохранительного клапана (ГПК) и управляющего импульсного клапана (ИПК) прямого действия;

— предохранительные устройства с разрушающимися мембранами (мембранные предохранительные устройства-МПУ);

— другие устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором РФ.

Пружинный предохранительный клапан состоит из корпуса, шпинделя, пружины, седла и клапанной тарелки. В таком клапане его тарелку прижимает к седлу сила пружины.

При возрастании давления сверх установленного, пружина сжимается и тарелка клапана открывает проход для выпуска из сосуда рабочей среды, снижая, таким образом, давление в нем.

 

megaobuchalka.ru

Виды предохранительных клапанов

К основным видам предохранительных клапанов давления относятся:

• предохранительные клапана давления прямого действия, содержащие один запорно-регулирующий элемент (затвор), который меняет размеры проходного сечения между ним и седлом при непосредственном воздействии на него потока жидкости.;
• предохранительные клапаны непрямого действия (двухступенчатые), у которых имеются основной и вспомогательный запорные элементы (затворы). Причем изменение рабочего проходного сечения основным затвором осуществляется в результате воздействия потока на вспомогательный затвор дисковый, срабатывание которого влечет за собой срабатывание основного затвора.

Принцип работы предохранительного клапана

Схематическое изображение работы предохранительного клапана приведено на рис.1

Дальнейшее повышение давления жидкости окажется уже невозможным, так как жидкость будет поступать  из нагнетательной магистрали через открытый клапан на слив, т.е. клапан будет работать в режиме перелива. Снижение давления в системе приведет к закрытию клапана и разобщению нагнетательной и сливной магистралей. Усилие пружины, изменяемое с помощью регулировочного винта 4, определяет давление, при котором клапан сработает.

Затвор 1 под действием усилия пружины 3 плотно прижимается к седлу в корпусе 2, герметично отделяя канал “Р”, сообщенный с нагнетательной магистралью системы, от отводящего канала “Т”, сообщенного со сливной магистралью, до тех пор, пока усилие действующие на затвор со стороны жидкости остается меньшим усилия пружины (рис.1а). Когда усилие со стороны жидкости превысит усилие со стороны пружины, затвор отойдет от седла и образуется кольцевая щель  между ними, так что каналы “Р” и ”Т” окажутся сообщенными друг с другом (рис.1б).

www.metalstanki.com.ua