Принцип работы предохранительного клапана


На рынке предохранительной арматуры для котлов и систем отопления основную нишу занимают пружинные предохранительные клапана. Многие производители изготавливают модели самых разных диаметров и на различные диапазоны настройки. Основным назначением предохранительного клапана является защита трубопроводных систем и котлов от превышения давления. Достоинством данного оборудования является его работа в автоматическом режиме. При превышении настроечного давления теплоносителя клапан открывается и начинает сбрасывать излишки теплоносителя в отводной трубопровод. Когда давление опускается в рабочие пределы, то клапан автоматически закрывается и прекращает сброс теплоносителя.

Устройство пружинного предохранительного клапана

Предохранительный клапан пружинного типа представляет собой изготовленный из латуни или бронзы корпус, внутри которого находится предохранительный пружинный механизм.


основе данного механизма лежит стальная пружина, защищенная от внешнего воздействия пластиковым колпачком, который также выполняет функцию проверочной ручки. Проверочная ручка позволяет в случае необходимости в ручном режиме осуществить принудительное открытие клапана для проверки его работоспособности. Для надежной защиты пружинного механизма от попадания в него теплоносителя имеется мембрана, изготовленная из этилпропиленовой резины.

Принцип работы предохранительного клапана
Устройство пружинного предохранительного клапана Valtac VT 490: 1 — латунный корпус; 2 — пластиковая крышка корпуса; 3 — пластиковая проверочная ручка; 4 — пластиковая заглушка; 5 — алюминиевая шильда; 6 — латунный шток; 7 — нейлоновая втулка подстройки; 8 — стальной фиксатор штока; 9 — стальная пружина; 10 — каучуковая золотниковая обойма; 11 — пластиковый золотник

 

Принцип работы пружинного предохранительного клапана

Принцип работы предохранительного клапана
Принцип действия пружинного предохранительного клапана

В основе принципа работы предохранительного клапана лежит взаимное противодействие на затворе давления воды, стремящегося открыть клапан и усилия пружины, направленного на удержание затвора в закрытом положении. Предохранительный клапан будет закрыт до тех пор, пока давление воды на затворе не превысит усилие пружины. Необходимо отметить, что клапан начинает срабатывать уже при давлении примерно на 3% меньшем, чем настроечное. Если давление в системе продолжает расти, то это приводит к дальнейшему подъёму затвора (пропорционально давлению теплоносителя) и равномерному увеличению объёма сбрасываемой воды. Полное открытие предохранительного клапана наступает при давлении примерно 110-115% от настроечного (в зависимости от модели). После сброса излишков теплоносителя давление в системе начнёт снижаться и как только усилие пружины предохранительного клапана преодолеет статическое и динамическое давление вытекающей воды, затвор закроется. Полное закрытие предохранительного клапана наступит при снижении давления в системе до 80% от настроечного.

Настройка пружинного предохранительного клапана

Настройка предохранительного клапана выполняется по месту установки, после завершения всех монтажных работ и промывки отопительной системы.


Настройку давления в пружинном предохранительном клапане выполняют вращением специального регулировочного винта, сжимающего пружину, которая прижимает затвор к седлу. После этого проверяется давления срабатывания клапана, полного его открытия и закрытия.

В некоторых предохранительных клапанах производителем в заводских условиях уже настроено и зафиксировано давление срабатывания, поэтому самостоятельная регулировка давления в них уже невозможна. В них имеется специальная неснимаемая крышка, которая защищает от перенастройки клапана. Фирмы-изготовители для удобства пользования вводят цветовую маркировку крышек в соответствии с давлением настройки: черный цвет – 1,5 бар, красный – 3 бар, желтый – 6 бар (предохранительные клапана Valtec VT 490).

Производители рекомендуют периодически прочищать предохранительные клапана в случаях, когда система отопления работает стабильно, без превышения давления. Это обусловлено тем, что клапан находится без работы в течение длительного времени, что может стать причиной его засорения различными загрязнениями. Для прочистки предохранительного клапана («подрыва») необходимо провернуть колпачок по направлению стрелки до характерного щелчка. Данная процедура позволяет избежать течей, большая часть которых вызвана именно засорением и последующим неплотным прилеганием затвора к седлу клапана.

 

teplovichek.com


00Pred klapan 01   Предохранительный клапан предназначен для защиты трубопроводных систем и сосудов от аварийного превышения давления над максимально допустимым значением. При достижении заданного давления — затвор предохранительного клапана откроется и сбросит избыточный объём воды, поэтому их ещё называют сбросными клапанами. После того как давление в месте подключения придёт в норму, клапан будет автоматически закрыт. Предохранительные клапаны применяют в замкнутых контурах инженерных систем с подводом тепла к воде и в местах с возможным аварийным повышением давления выше допустимой отметки.

   Предохранительный клапан устанавливают
— Для защиты закрытых контуров систем отопления и горячего водоснабжения, подключённых от автономных источников тепла, а именно газовых, электрических и твердотопливных котлов, теплонасосных и гелиосистем.
— Для защиты замкнутого контура системы отопления подключённой по независимой схеме (через теплообменный аппарат).
— В системах горячего водоснабжения с электрическими, накопительными и скоростным водонагревателями.
— В системах отопления с теплоаккумуляторами.
— В системах водоснабжения с гидроаккумуляторами.
— На паровых и водогрейных котлах установка предохранительного клапана обязательна.


   Назначение предохранительного клапана — предотвращение аварийных ситуаций, он не должен применяться в схемах, где по технологическому процессу давление периодически поднимается выше максимально допустимого значения. Для решения подобных задач рекомендуется использовать регулятор давления до себя. Все предохранительные клапаны, которые представлены в нашем каталоге, могут использоваться для сброса воды, некоторые из них применяются для пара и сжатого воздуха, возможность применения для сред отличных от воды уточняйте у поставщиков.

Устройство и конструкция предохранительного клапана

Utrojstvo2

 

   Конструкция предохранительного клапана обязательно включает в себя две основных составляющих — запорный элемент и задатчик обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент. Запорный элемент состоит из затвора и седла, а в качестве задатчика применяют пружинный или рычажно-грузовой механизм.


 

 

 

Utrojstvo Pruzhinnyj predohranitelnyj klapanПружинный предохранительный клапан

   Пружинный предохранительный клапан — в клапанах этого типа давлению воды на затворе противодействует усилие сжатой пружины. Сила сжатия пружины определяет давление срабатывания, а диапазон настройки определяется упругостью пружины. Надёжная конструкция, низкая цена и простое устройство предохранительного клапана с пружинным задатчиком, способствовали его широкому применению в инженерных системах и маломощных промышленный установках. Некоторые производители предохранительных клапанов поставляют свои устройства с заводской настройкой на определённое давление, а настройку других можно выполнить по месту во время пусконаладочных работ, изменяя силу сжатия пружины.

 


Utrojstvo Rychazhnyj predohranitelnyj klapanРычажный предохранительный клапан

   Рычажный предохранительный клапан — в клапанах этого типа давлению воды противодействует усилие, созданное рычажно-грузовым механизмом. Масса груза и длина рычага определяют давление срабатывания и диапазон настраиваемых давлений. Рычажные предохранительные клапаны не менее надёжны пружинных, но имеют несколько большую цену и выпускаются, с диаметром присоединения Ду50 и более. Рычажные предохранительные клапаны получили широкое распространение в промышленности.

 

По высоте подъёма затвора предохранительные клапаны делятся на малоподъёмные и полноподъёмные.

   Малоподъёмный предохранительный клапан — высота подъёма затвора не превышает 0,05 диаметра седла. В малоподъёмных клапанах, как правило, применён пропорциональный механизм открытия. Они отличаются малой пропускной способностью, простым устройством и меньшей ценой, по сравнению с полноподёмными клапанами.


Utrojstvo Malopodjomnyj predohranitelnyj klapan 3Utrojstvo Polnopodjomnyj predohranitelnyj klapan Полноподъёмный предохранительный клапан — высота подъёма затвора больше или равна диаметру седла. В полноподъёмных предохранительных клапанах, как правило, применяется двухпозиционный механизм открытия. Клапаны отличаются высокой пропускной способностью и устанавливаются в системах со сжимаемыми средами, например паром или сжатым воздухом. Конструкция полноподъёмного предохранительного клапана сложнее, чем у малоподъёмного, а цена соответственно выше.

 

  По действию при достижении давления начала открытия предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.

Utrojstvo Proporcionalnye predohranitelnye klapany  Пропорциональные предохранительные клапаны — открываются пропорционально росту давления, с подъёмом затвора равномерно увеличивается объём сбрасываемой среды.
опорциональные клапаны применяются для воды или других несжимаемых сред, хотя конструкция не исключает возможность применения со сжимаемыми средами.
По сравнению с двухпозиционными, пропорциональные предохранительные клапаны обладают такими преимуществами:
 — Низкая цена
 — Простая конструкция
 — Возможность использования для воды и других жидких сред
 — В системах с переменным аварийным расходом не возникают автоколебания
 — Способность открываться именно в такой степени, насколько это необходимо для установления рабочих параметров

 

Utrojstvo Dvuhpozicionnye predohranitelnye klapany2   Двухпозиционные предохранительные клапаны — открываются моментально на полный ход, при достижении давления начала открытия. Применение двухпозиционных клапанов рекомендовано для сжимаемых сред, например, для пара, воздуха или газа.
   Автоколебания затвора это основной недостаток двухпозиционных устройств.
бота предохранительного клапана в режиме автоколебаний возможна:
 — В случае завышения типоразмера
 — В системах с переменным аварийным расходом
 — Если время роста аварийного расхода до своего максимального значения превышает время полного открытия клапана
   Применение двухпозиционных предохранительных клапанов для воды или другой несжимаемой жидкости имеет две особенности:
 — Резкое открытие клапана приводит к большому сбросу воды и резкому падению давления.
 — После резкого падения давления клапан моментально закроется и спровоцирует гидравлический удар.

 

Принцип действия предохранительного клапана

Princip klapan predohr   Принцип действия рассмотрен на примере пропорционального предохранительного клапана с пружинным задатчиком, установленного в системе заполненной водой. В основе принципа действия предохранительного клапана лежит противодействие на затворе усилия воды стремящегося открыть клапан и усилия пружины, направленного на удержание затвора в закрытом положении. Предохранительный клапан закрыт до тех пор, пока давление воды на затворе не превысит усилие пружины удерживающей его в закрытом положении. Следует отметить, что давление начала открытия превышает давление настройки предохранительного клапана примерно на 3%. После подрыва затвора последующий рост давления приведёт к пропорциональному подъёму затвора и увеличению объёма сбрасываемой воды. Полное открытие предохранительного клапана наступает при превышении давления над давлением настройки примерно на 13%. После сброса избыточного объёма воды давление в месте установки предохранительного клапана начнёт снижаться и как только усилие пружины преодолеет статическое и динамическое давление вытекающей воды затвор будет закрыт. Полное закрытие предохранительного клапана наступает при снижении давления в месте его установки, до значения на 20% меньшего, чем давление настройки, это связано с дополнительным преодолением динамического давления вытекающей воды.

Настройка предохранительного клапана

   Настройка предохранительного клапана выполняется по месту установки, после завершения монтажных работ и промывки защищаемой системы. Для этого задают давление настройки, проверяют давление начала открытия, полного открытия и закрытия предохранительного клапана.
Давление настройки предохранительного клапана следует установить несколько выше максимального рабочего давления, соответствующего нормальному режиму эксплуатации защищаемой установки. Давление полного открытия предохранительного клапана не должно превышать максимально допустимого давления для наиболее слабого элемента защищаемой системы. Давление закрытия предохранительного клапана должно быть выше минимально допустимого давления, соответствующего нормальному режиму эксплуатации.
   Настройка давления в пружинном предохранительном клапане выполняется вращением регулировочного винта сжимающего пружину, которая прижимает затвор к седлу, а настройка предохранительного клапана рычажной конструкции выполняется определением необходимой массы груза. Предварительной настройки не требуют предохранительные клапаны давление настройки, которых фиксировано заводом изготовителем. Работоспособным считается предохранительный клапан, если он обеспечивает герметичность перекрытия, полное открытие и закрытие затвора, а давления, настройки, начала открытия, полного открытия и закрытия отклоняются в пределах допустимых величин приведенных в паспорте клапана.

   Пример: Настройка предохранительного клапана в системе отопления 10 этажного здания подключённого от автономной котельной (или по независимой схеме к тепловой сети). В месте установки предохранительного клапана на уровне подвала значения давлений составят:
   Минимальное рабочее давление — определяется как сумма статического давления системы отопления, а это 10 этажей по 3метра=30м.вод.ст, плюс минимальное избыточное давление на уровне верхнего этажа – зададимся 5 метрами, итого Pmin = 30+5=35 м.вод.ст = 3,5 бар. Минимальное рабочее давление в системе отопления устанавливается при её заполнении холодной водой. Повышение температуры воды приводит к росту давления до максимального рабочего значения. Подробнее смотри Принцип работы расширительного бака.
   Максимальное рабочее давление для системы отопления задаётся при расчёте закрытого расширительного бака, чем оно меньше тем больше потребный объём расширительного бака и тем выше его стоимость. Для нашего здания рациональным было бы принять максимальное рабочее давление — Pр=5,5 бар. Максимальное рабочее давление в закрытом контуре системы отопления достигается при максимальной температуре теплоносителя, то есть в самые холодные дни отопительного периода.
   Максимально допустимое давление для системы отопления определяется пределом прочности наиболее слабого элемента циркуляционного кольца, предположим что оно составляет — Pmax=8 бар. Для такой системы отопления предохранительный клапан должен быть настроен на давление Рн=6 бар, при этом давление начала его открытия составит примерно Рно=6,2 бара, давление полного открытия составит Рпо=6,8 бар, а давление закрытия Рз=4,8 бар.

Технические характеристики предохранительного клапана

NastrojkaДавление настройки предохранительного клапана — это наибольшее избыточное давление на входе в клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность перекрытия.

Давление начала открытия (подрыва, установочное давление) — давление при котором происходит подрыв затвора и незначительный сброс среды. У большинства предохранительных клапанов давление начала открытия примерно на 3% превышает давление настройки.

Давление полного открытия — наименьшее давление на входе в предохранительный клапан, при котором наступает полное открытие запорного органа. У предохранительных клапанов двухпозиционного действия давление полного открытия равно давлению начала открытия. У клапанов пропорционального действия давление полного открытия превышает давление начала открытия примерно на 10%.

Давление закрытия (притирания или обратной посадки) — наибольшее давление, при котором наступает полная посадка затвора на седло и герметичное перекрытие потока. У предохранительных клапанов пропорционального действия, давление закрытия, на 10-20% ниже давления настройки, это связано с дополнительным преодолением динамического давления проходящей среды.

Расчётное давление (максимально допустимое давление) — избыточное давление на которое производится расчёт прочности сосуда (системы) или максимальное давление устанавливаемое изготовителем оборудования. Давление полного открытия предохранительного клапана, не должно превышать расчётного давления.

Пропускная способность предохранительного клапана — расход рабочей среды, сбрасываемый клапаном, при конкретных значениях давления на входе в клапан и выходе из него, определённом значении температуры рабочей среды и определённом ходе золотника.

DN предохранительного клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду предохранительного клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».

Расчёт предохранительного клапана

   Расчёт предохранительного клапана выполнен по алгоритму расчёта предохранительных клапанов для котлов с искусственной циркуляцией в соответствии со СНиП II-35 «Котельные установки». В расчёте принята высота подъёма штока равная 1/20 диаметра седла, так как большинство производителей не указывают фактическую высоту подъёма штока в технических характеристиках. Поэтому типоразмер предохранительного клапана полученный в результате расчёта может быть несколько завышен. В любом случае, подобрав клапан сравните тепловую мощность своей системы с рекомендуемой производителем максимальной мощностью для данного типоразмера указанной в техническом описании. Предохранительный клапан предназначен для защиты систем от превышения давления выше максимально допустимого значения. Расчёт предохранительного клапана по сути должен сводиться к определению наиболее вероятных источников превышения давления и вычислению максимального прироста объёма воды в системе.

   Источниками прироста объёма могут быть:
 — Перегрев воды в котле или теплообменном аппарате с последующим парообразованием. В момент парообразования вода увеличивает свой объём в 461 раз, поэтому фактор парообразования, является преобладающим при выборе предохранительного клапана, именно он и учтён методикой расчёта приведенной в СНиП II-35.
 — Выход из строя автоматики управления линии подпитки котельных и независимых систем отопления, может стать преобладающим фактором в системах давление источника подпитки, в которых превышает допустимое давление для подпитываемой системы.
 — Нагреваясь в котле или в теплообменном аппарате вода увеличивается в объёме. Удельный прирост объёма при нагреве от 0 до 100 °C составляет всего лишь 4%, поэтому он, как правило, не является преобладающим фактором при подборе типоразмера предохранительного клапана.
Выбранный предохранительный клапан должен обеспечивать сброс рассчитанного объёма воды, по наиболее существенному из факторов прироста объёма.

Подбор предохранительного клапана

   Диаметр входного патрубка выбранного предохранительного клапана должен быть больше или равен диаметру патрубка полученного в результате расчёта.
Кроме соответствия диаметра патрубка расчётному значению рекомендуется проверять предохранительный клапан на сброс рассчитанного прироста объёма воды в результате возникновения аварийной ситуации. При этом следует учесть, что чем больше разница давлений между давлением открытия предохранительного клапана и давлением в линии сброса — тем больший объём воды выйдет через клапан. При подборе предохранительного клапана следует, также иметь в виду, что полное открытие клапана, достигается при превышении давления в системе над давлением срабатывания на 10%, а полное закрытие — при снижении давления в системе ниже давления срабатывания на 20%. В связи с этим можно рекомендовать выбирать предохранительные клапаны с давлением срабатывания на 20 — 30% больше рабочего давления системы.

Установка и монтаж предохранительного клапана

08Montazh   Установка предохранительного клапана должна выполняться в соответствии с комплектной инструкцией. Ниже приведены общие рекомендации, касающиеся монтажа предохранительных клапанов всех типов.
 — Вблизи клапана рекомендуется установить манометр.
 — Ось пружины, в пружинном предохранительном клапане, должна быть вертикальна и находится над корпусом.
 — Рычаг, рычажно-грузового предохранительного клапана, должен быть горизонтален и находиться над клапаном.
 — На подводящих и отводящих трубопроводах не допускается установка запорной арматуры, фильтров и обратных клапанов.
 — Диаметр входной трубы должен соответствовать входному диаметру предохранительного клапана, а диаметр отводной трубы должен быть не меньше диаметра отводящего патрубка.
 — Длина трубы соединяющей предохранительный клапан и резервуар или трубопровод, на котором он установлен, должна быть минимальна.
 — Трубы от предохранительных клапанов должны отводиться в дренажный приямок или за пределы помещения, в которых они установлены.
 — При объединении выпускных труб от нескольких клапанов сечение сборной трубы должно быть не меньше суммы сечений выпускных труб.
 — При установке на одном трубопроводе нескольких предохранительных клапанов, площадь поперечного сечения этого трубопровода должна превышать в 1,25 раза суммарную площадь сечения клапанов, установленных на нём.
 Не допускается отбор рабочей среды из трубопровода соединяющей предохранительный клапан и защищаемый участок.
 Отводную трубу следует выполнить с воронкой и видимым разрывом.
 После монтажа предохранительного клапана убедитесь в том, что он открывается при заданном давлении, а после сброса воды затвор полностью садиться на седло обеспечивая полную герметичность перекрытия.

Последовательность паковки резьбового соединения

1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.

Требования норм, касающиеся предохранительных клапанов

   Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации предохранительных клапанов. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к Предохранительным клапанам применяемым в промышленности и технологических установках.

ДБН В.2.5-39 Тепловые сети

Пункт 16.2 — Глава 16 Тепловые пункты

В тепловых пунктах должно быть расположено оборудование, арматура, приборы контроля, управления и автоматизации, при помощи которых осуществляют:
 — регулирование температуры теплоносителя по погодным условиям;
 — преобразование вида теплоносителя либо его параметров;
 — контроль параметров теплоносителя;
 — учёт тепловых нагрузок, расхода теплоносителя;
 — регулирование расхода теплоносителя и распределение между системами потребления тепловой энергии
 — защита местных систем от аварийного повышения параметров теплоносителя;
 — доочистки теплоносителя;
 — заполнения и подпитки систем теплопотребления;
 — сбора, охлаждения, возвращения конденсата и контроль его качества;
 — аккумулирования тепловой энергии;
 — водоподготовка для систем горячего водоснабжения;
 — комбинированное теплоснабжение с использованием тепловой энергии от альтернативных источников.

Пункт 16.7.5 — Раздел 16.7 Схемы присоединения потребителей к тепловой сети — Глава 16 Тепловые пункты

Защиту системы абонента от деструктивного действия теплоносителя при авариях на тепло- и электросетях следует осуществлять путём автоматического перекрытия подающего трубопровода теплосети на абонентском вводе и автоматического сброса теплоносителя из обратного трубопровода системы потребителя.

СНиП 2.04.05 Отопление вентиляция и кондиционирование

Пункт 3.43 — Глава 3 Отопление

Удаление воздуха из систем отопления при теплоносителе воде и из конденсатопроводов, заполненных водой, следует предусматривать в верхних точках, при теплоносителе паре — в нижних точках конденсационного самотечного трубопровода.
В системах водяного отопления следует предусматривать, как правило, проточные воздухосборники или краны. Непроточные воздухосборники допускается предусматривать при скорости движения воды в трубопроводе меньше 0,1 м/с.
Воздух следует удалять, как правило, через автоматические воздухоотводчики.
Системы водяного отопления с автономными теплогенераторами и системы, присоединенные к тепловой сети по независимой схеме, должны быть оборудованы устройствами для компенсации температурного расширения воды открытого или закрытого типа. При оборудовании системы компенсирующей емкостью закрытого типа необходимо утанавливать на трубопроводе системы предохранительный клапан.

СНиП II-35 Котельные установки

Пункт 8.12 — Глава 8 Трубопроводы

Трубы от предохранительных клапанов должны выводиться за пределы котельной и иметь устройства для отвода воды. Площадь сечения трубы должна быть не менее двойной площади сечения предохранительного клапана.

Пункт 8.16 — Глава 8 Трубопроводы

Водогрейные котлы без барабанов с температурой воды до 115°С производительностью более 350 000 ккал/ч, а также котлы с барабанами независимо от их производительности должны оборудоваться двумя предохранительными клапанами, водогрейные котлы без барабанов производительностью 350 000 ккал/ч и менее — одним клапаном.
При проектировании в котельной нескольких водогрейных котлов без барабанов вместо предохранительных клапанов на котлах допускается предусматривать установку двух предохранительных клапанов диаметром не менее 50 мм на трубопроводе, к которому присоединены котлы. Диаметр каждого предохранительного клапана принимается по расчету для одного из котлов наибольшей производительности и рассчитывается по формулам:
при установке котлов с естественной циркуляцией:
d = 6Q /(1000 000 * n * h)
при установке котлов с принудительной циркуляцией:
d = 3Q /(1000 000 * n * h)
где
 d — диаметр прохода клапана, см;
 Q — максимальная производительность котла, ккал/ч;
 n — количество клапанов;
 h — высота подъема клапана, см.

При установке предохранительных клапанов на общем трубопроводе горячей воды следует предусматривать обвод с обратным клапаном у запорного органа каждого котла.
Диаметры обводов и обратных клапанов принимаются по расчету, но не менее 40 мм для котлов производительностью до 240 000 ккал/ч и не менее 50 мм — для котлов производительностью 240 000 ккал/ч и более.

ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 12532-88 Клапаны предохранительные прямого действия. Основные параметры
ГОСТ 24570-81 Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная.
ГОСТ 9789-75 Клапаны предохранительные пружинные полноподъёмные фланцевые стальные на Pу1,6 и 4,0 МПа. Технические условия

 

 

 

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua

www.gidro-term.com.ua

Для чего нужен

Когда вода нагревается, она расширяется и увеличивается в объеме, а давление, соответственно, повышается. Если оно превысит уровень прочности бойлера, то он попросту взорвется. Для того, чтобы этого не произошло, устанавливается предохранительный клапан. Он не позволяет давлению внутри нагревателя подниматься выше нормы.

Помимо защиты от возможной аварии, клапан выполняет следующие функции:

  • не позволяет тёплой воде возвращаться из бака в водопровод;
  • защищает от гидроударов;
  • если произойдет отключение водоснабжения, не нужно будет заново заполнять емкость водой.

Если вы думаете, что ваше устройство защитит терморегулятор, то вы заблуждаетесь. Они осуществляют контроль за степенью нагрева воды и не позволяют ей закипать. Однако, как и любой другой прибор, они могут выйти из строя, в результате чего, последствия будут необратимы. Поэтому не стоит рисковать.

Как устроен и работает

Говоря о предохранительном клапане для водонагревателя, лучше употреблять словосочетание «система клапанов», т.к. их в устройстве два.

Находятся они в латунном или никелированном корпусе. Внизу корпуса установлен обратный клапан, который в момент понижения давления в системе, предотвращает отток воды из водонагревателя. В перпендикулярной ветви находится второй клапан, благодаря которому в момент повышения давления, часть воды выпускается через штуцер.

Принцип работы:

  1. Пока давление в норме, клапан закрыт и не позволяет жидкости вытекать наружу, как только оно становится равным давлению в водопроводе, пружина поджимает пластину к выступам корпуса и перекрывает поток воды.
  2. Когда включен нагрев, температура воды постепенно увеличивается, вместе с ней повышается и давление.
  3. Как только давление превышает силу пружины, открывается выход к штуцеру, через который сливается лишняя вода. Когда давление нормализуется, пружина закрывает проход и стекание воды приостанавливается.

Исходя из принципа функционирования, становится ясно, что вода из штуцера будет постоянно капать. Для отвода сливающейся жидкости, на патрубок нужно надеть трубку соответствующего диаметра и закрепить ее при помощи хомута. Давление, необходимое для нормальной работы водонагревателя — 6-10 Бар.

Трубка на штуцер должна быть прозрачной, чтобы вы могли контролировать процесс функционирования прибора.

Виды

Обычные предохранительные клапаны внешне схожи и отличаются лишь мелкими деталями, но именно они отвечают за практичность использования.

На рисунке представлены два предохранительных клапана со спускными рычагами. Они позволяют осуществлять проверку (нужно проводить ежемесячно) работоспособности устройства.

Различие между двумя представленными модификациями заключается в том, что у образца на фото слева рычажок крепится при помощи винта, благодаря чему исключается возможность случайного открытия или полного сброса воды.

Еще одно несоответствие: форма штуцера. У образца слева штуцер продолговатый, нелинейной формы. На него легко надевается шланг и длины достаточно для установки хомута. А вот штуцер у правой модели — короткий, с расширением к концу. На такой экземпляр будет очень сложно натянуть хомут.

На следующем рисунке изображён сбросной клапан без флажка принудительного сброса давления. Модель слева в верхней части имеет резьбовую крышку. При необходимости ее можно открутить и очистить от всевозможных засорений.

Образец справа — является худшим из вариантов, т.к. его нельзя обслуживать. Единственный плюс подобных моделей — низкая цена.

Приведенные выше модели подходят для водонагревателей, объем которых 50-60 литров. Для бойлеров большего объема подходят другие модели со встроенными дополнительными устройствами: шаровым краном или манометром, которые контролируют давление.

В таких устройствах штуцер для сброса воды со штатной резьбой, поэтому крепление прочное. Подобные модели отличаются высоким качеством и надежностью, поэтому и стоят недешево.

Как выбрать

Осуществляя выбор предохранительного клапана для водонагревателя, уделяйте внимание таким компонентам:

  • температура, на которую он рассчитан;
  • резьбовые соединения (обычно это половина дюйма);
  • давление;
  • предусмотрена ли в конструкции ручка для принудительного слива.

Приобретая сбросной клапан, обязательно уточняйте его давление, т.к. это один из самых важных показателей. Если вы купите прибор с меньшей величиной — вам постоянно придется сталкиваться с проблемой протекания воды. Если с большей — то он может быть бесполезен и не защитит емкость от взрыва.

Монтаж

Перед тем, как начать монтаж предохранительного клапана для водонагревателя, обязательно слейте воду из устройства и отключите его.

Местом расположения устройства выступает вход холодной воды в бойлер. Процесс установки достаточно простой: ключом на 3-4 оборота с применением уплотнителей, вторым резьбовым концом клапан подсоединяется к водопроводной холодной системе.

Обязательно проверяйте направление поступающей воды — на корпусе клапана оно отмечено стрелкой.

В случае, если водопроводное давление постоянно скачет и часто превышает норму, то предварительно нужно установить водяной редуктор.

Время от времени из клапана подтекает вода. Это абсолютно нормальное явление, которое говорит о нормальной работе бойлера, однако не всем это нравится. В таком случае дренажный патрубок надо соединить с канализационной системой посредством гибкого прозрачного шланга, который позволит контролировать работоспособность устройства.

Некоторые обыватели не хотят, чтобы клапан был на виду и размещают его подальше от водонагревателя. Такие манипуляции вполне применимы, но при соблюдении двух важных условий:

  • на расстоянии между клапаном и входом в бойлер нельзя монтировать запорные устройства;
  • длинный вертикальный участок водопровода сам по себе увеличит давление на клапане и может произойти совсем не нужное подтекание.

Расстояние между клапаном и бойлером должно составлять не более 2 м.

Почему капает вода из крана

Капающая вода сигнализирует о неисправности детали, но даже если вода капает под большим напором, не стоит заранее паниковать. Это может быть спровоцировано несколькими причинами:

  • плохо настроена жесткость пружины;
  • давление в трубопроводе превышает норму.

В первом случае неисправность могла возникнуть из-за того, что установку осуществляли непрофессионалы. Многие обратные клапаны изготавливаются с учетом возможности менять заводские настройки жесткости пружины. Настраивать жесткость должен специалист. Если же настройки не менялись, то скорее всего пружина ослабла, в таком случае — целесообразно осуществить замену на новый.

Если же причина поломки кроется в повышенном давлении в трубопроводе, то перед тем, как устанавливать предохранительный клапан, рекомендуется установить редукционный.

При избыточном давлении в трубопроводе, вы можете установить редукционный клапан на входе в квартиру, так вы разом защитите все приборы в своем жилище.

На приобретение предохранительного клапана вы потратите совсем немного средств, а получите безопасность и долгий срок службы водонагревателя.

teplofan.ru

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.

Принцип работы предохранительного клапана

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

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 6.1. Принципиальные схемы основных типов предохранительных клапанов:

Принцип работы предохранительного клапана

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.

Принцип работы предохранительного клапана

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<βкр=(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,Fплощадь проходного сечения клапана, мм2;Р1максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

B1=0,503(2/( k+1) k/(k-1)*Принцип работы предохранительного клапана

где Vудельный объем пара перед клапаном при параметрах P1иТ1, ) м3/кгтемпература среды перед клапаном при давлении Рь°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/(8σврKt)((1+(δ/100))/(1+( (δ/100)-1))1/2

где Dрабочий диаметр;Р- давление срабатывания мембраны, σвр— предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др) при растяжении;К1температурный коэффициент, изменяющийся от 0,5 до 1,8; δ — относительное удлинение материала мембраны при разрыве, %.

Для отрывных мембран величиной, определяющей давление срабатывания,

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

Dн=D(1+P/σвр)1/2

Принцип работы предохранительного клапана

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:

  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 мембранами;

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

studfiles.net

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

Принцип работы предохранительного клапана

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

Предохранительные клапаны устанавливают на всех объемных насосах, которые при отказе системы управления сбрасывают лишнюю жидкость в бак. Предохранительный клапан (рис. 62) состоит из корпуса и клапана, прижимаемого пружиной на конусное седло. Усилие пружины регулируется винтом. При превышении давления против установленного жидкость приподнимает клапан и перетекает в сливное отверстие. При уменьшении давления пружина возвращает клапан к седлу, прекращая переток жидкости. Управляющее давление подходит со стороны нагнетания, смещая стрелку (наличие прохода) при повышении давления сжатием пружины.

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 62. Устройство предохранительного клапана

1 – корпус; 2 – конусное седло; 3 – клапан; 4 – пружина; 5 – винт

Клапан такой конструкции вибрирует во время работы и устанавливается в качестве аварийного. Если требуется поддержать давление с помощью предохранительного клапана (системы малой производительности), последний изготавливается золотникового типа. При этом давление воздействует на нижнюю часть золотника, а переток масла осуществляется через кольцевую проточку.

Предохранительный клапан с переливным золотником

Более стабильно давление держат двухкаскадные клапаны (рис. 63), в которых малый предохранительный клапан точно отрегулирован и управляет работой переливного клапана. Переливной клапан находится под гидростатическим давлением сверху и снизу и под действием пружины, стремящейся его закрыть. Верхняя и нижняя полости соединены дросселем. При превышении давления сверх допустимого клапан, регулируемый пружиной, открывается, давление в верхней полости за счет потери в дросселе уменьшается и переливной клапан поднимается вверх, обеспечивая сброс жидкости.

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 63. Предохранительный клапан с переливным золотником 1 – пружина предохранительная клапана;

1 – предохранительный клапан; 3 – дроссель; 4 – пружина переливного золотника; 5 – переливной золотник

Обратный клапан

При установке нескольких насосов каждый из них подключается к магистрали через обратный клапан. При остановке насоса или переводе его на холостой ход прекращается переток жидкости из магистрали к насосу. Обратный клапан (рис. 64) состоит из корпуса и клапана, прижимаемого пружиной на конусное седло. При воздействии давления снизу клапан открывается и жидкость перетекает в прямом направлении. При остановке насоса переток жидкости прекращается и противодавлением клапан опускается вниз, прижимаясь к седлу и предотвращая движение жидкости в обратном направлении.

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 64. Обратный клапан

1 – клапан; 2 – пружина; 3 – конусное седло; 4 – корпус

Устройство гидроаккумулятора и их разновидности

На гидравлических станциях средней и большой мощности для стабилизации давления при переменном расходе жидкости применяют аккумуляторы. В момент большого расхода аккумулятор отдаст масло в магистраль, в момент малого расхода заряжается. Применяют аккумуляторы многих типов, но наиболее широко распространены грузовые и пневматические.

Грузовые аккумуляторы

Грузовые аккумуляторы отличаются простотой конструкции и надежностью в работе. К недостаткам их относится малая емкость жидкости и инерционность ввиду большой массы груза.

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 65. Грузовой аккумулятор

1 – переливное отверстие; 2 – крестовина; 3 – груз; 4 – шток; 5 – цилиндр; 6 – основание

Принцип работы предохранительного клапана

Рис. 66. Пневмогидравлический аккумулятор

1 – управляющая колонка; 2 – пневмогидравлический баллон; 3 – пневматические баллоны

Грузовой аккумулятор (рис. 65) состоит из основания с цилиндром штока и подвешенных через крестовину грузов.

Жидкость подводится в нижнюю часть аккумулятора, поднимая шток с грузом. В зависимости от площади штока и веса груза определяется давление аккумуляторов. Для предотвращения выбрасывания жидкости аккумулятора в верхней части цилиндра устанавливается переливное отверстие.

arxipedia.ru

Содержание

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

 

Принцип действия

Принцип работы предохранительного клапана

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

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

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

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

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

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

По характеру подъёма замыкающего органа

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

По высоте подъёма замыкающего органа

  • малоподъёмные
  • среднеподъёмные
  • полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

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

Различия в конструкциях

Принцип работы предохранительного клапана

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

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

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

Пружинные клапаны

Принцип работы предохранительного клапана

Хорошо видны рычаг и пружина.

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

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

Рычажно-грузовые клапаны

Принцип работы предохранительного клапана

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.

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

Магнито-пружинные клапаны

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

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

Технические требования к предохранительным клапанам

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

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

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

Правила и стандарты

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

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

upi.tiu.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.