Для чего предназначены предохранительные клапаны резервуаров

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

Видео:Предохранительный клапан. Видео обзор предохранительных клапанов UKSPARСкачать

Назначение

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

Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать

Принцип действия клапанов

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

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

Видео:Пружинные предохранительные клапаныСкачать

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

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

По способу открытия затвора:

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

По способу нагружения золотника:

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

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Различия в конструкциях

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

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

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

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

• жидкостных систем высокого давления;
• газов.

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

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

Пружинные клапаны

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

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

Рычажно-грузовые клапаны

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

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

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

Магнито-пружинные клапаны

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

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

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

Читайте также: Раковина с квадратным донным клапаном

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

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

Видео:Настройка предохранительного клапанаСкачать

Технические требования к предохранительным клапанам

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

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

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

Видео:Новинка! Предохранительные клапаны STOUTСкачать

Правила и стандарты

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

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

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

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

Видео:Предохранительные клапаныСкачать

Выбор аварийной арматуры

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

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

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

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

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

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

Видео:Блоки предохранительных клапанов СППКСкачать

Дыхательные клапаны

Дыхательные клапаны являются неотъемлемым оборудованием вертикальных резервуаров, которое обеспечивает взрывобезопасную эксплуатацию РВС. В процессе хранения нефтепродуктов или проведения сливо-наливных операций происходит испарение и образование паров в газовом пространстве. Давление также может меняться в течение одних суток за счет изменения температуры окружающей среды. Некоторые эксплуатационные процессы сопровождаются попаданием окружающего воздуха извне. Все эти процессы («дыхание») приводят к увеличению давления в газовом пространстве, что может разрушить стенку, выдавить крышу или привести к взрыву. Для того, чтобы этого избежать, устанавливаются дыхательные и предохранительные клапаны.

Видео:НДКМ, принцип работы в 3D. ООО "ВЗРК", vzrk.ruСкачать

Назначение дыхательных клапанов

В соответствии с ГОСТ 31385-2016 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия» и СТО-СА-03-002-2009 «Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов» каждый резервуар должен быть оборудован дыхательным клапаном.

Основная их функция — это регулирование давления в газовом пространстве или вакууме вертикальных резервуаров РВС.

Кроме этого, они выполняют следующие функции:

• поддержание герметичности
• сокращение потерь нефтепродуктов при испарении
• обеспечение взрывобезопасности
• уменьшение загрязнения окружающей среды
• предотвращение попадания пыли, песка и других частиц
• предотвращение смешения верхних слоев с насыщенными нижними слоями

Требования нормативных документов к дыхательным клапанам

• установочное значение срабатывания не должно превышать 20% давления в резервуаре
• пропускная способность не должна быть меньше производительности во время заполнения/опорожнения емкости с учетом образования паров при движении нефтепродукта, изменении температуры окружающего воздуха и газового пространства

Видео:5. От простого к сложному: предохранительные клапаныСкачать

Типы дыхательных клапанов

Дыхательные клапаны бывают двух типов:

• с механическим затвором
• с гидравлическим затвором, которые используются в качестве предохранительных

Устройство и принцип работы дыхательных клапанов с механическим затвором

Данный тип представлен несколькими моделями:

• дыхательный клапан совмещенный КДС с диском-отражателем
• совмещенный механический дыхательный клапан СМДК
• дыхательный клапан закрытого типа КДЗТ
• дыхательный клапан механический КДМ со встроенным огнепреградителем
• непримерзающий дыхательный механический клапан НДКМ

Механические дыхательные клапаны разных типов отличаются по пропускной способности, давлению срабатывания и месту установки. Так, СМДК могут устанавливаться на горизонтальные емкости, КДЗТ используются в системах улавливания паров на вертикальных резервуарах для легковоспламеняющихся нефтепродуктов, КДС и КДМ применяются для эксплуатации, в основном, со светлыми нефтепродуктами.

Читайте также: Втягивающее реле стартера лада приора 16 клапанов

Принцип действия механических дыхательных клапанов любого типа заключается в высвобождении излишков образовавшегося пара или в подаче воздуха из атмосферы. Каждый клапан имеет нормально закрытый затвор. При малом (при испарении) или большом (при заполнении) дыханиях тарелка затвора поднимается из седла. Предельные показатели срабатывания устанавливаются на превышение давления газовоздушной смеси или превышение вакуума.

Для нормальной работы дыхательных клапанов к ним предъявляются несколько требований:

• контактные поверхности затворов, тарелок, элементов крепления, седел должны быть непримерзаемы, что достигается за счет их изготовления из материалов, которые имеют низкую адгезионную прочность со льдом
• для исключения накопления конденсата внутри клапан должен иметь минимальное количество горизонтальных поверхностей
• необходима антикоррозионная обработка поверхностей, так как масса тарелок может уменьшаться из-за коррозии

Техническое описание дыхательных совмещенных клапанов КДС

Клапаны КДС устанавливаются на вертикальные резервуары для регулирования давления при сливо-наливных операциях и изменения температуры эксплуатации. Для более надежной работы совместно с клапаном КДС устанавливается диск-отражатель и огневой предохранитель.

Принцип действия заключается в открытии затвора при достижении расчетных значений срабатывания и закрытии его при снижении. При необходимости возможно настроить клапан КДС в режиме работы предохранительного клапана.

Установленный срок службы КДС — 15 лет, после чего рекомендуется его заменить с учетом возможных изменений в объемах сливо-наливных операций. Они изготавливаются в климатическом исполнении У и УХЛ, категории размещения 1. При эксплуатации в холодном климате возможна комплектация автоматической системой обогрева, которая обеспечивает рабочую температуру огневого предохранителя.

Чертеж клапана КДС-1500	Наименование параметров		КДС-1500/150	КДС-1500/200	КДС-1500/250	КДС-1500/350	КДС-1500/500
	Условный проход DN		150	200	250	350	500
	Давление, Па(мм вод. ст.)		2000(200)
	Вакуум, Па (мм вод. ст.)		250 (25)
	Давление срабатывания, Па (мм вод. ст.)		1500-1600 (150-160)
	Вакуум срабатывания, Па (мм вод. ст.)		100-150 (10-15)
	Пропускная способность, м 3 /ч		450	750	1000	1300	1500
	Площадь проходного сечения седла, см 2		940
	Площадь проходного сечения седел вакуума, см 2		4 × 475 = 1900
	Габаритные размеры, мм, не более:
	-длина		900
	-ширина B		900
	-высота H		800	900	900	900	800
	Присоединительные размеры, мм	D	260	315	370	485	640
		D1	225	280	335	445	600
		d	18	18	18	22	22
		n, шт	8	8	12	12	16
	Масса, кг, не более		85

Чертеж клапана КДС-3000	Наименование параметров		КДС-3000/250	КДС-3000/350	КДС-3000/500
	Условный проход DN		250	350	500
	Давление, Па (мм вод. ст.)		2000 (200)
	Вакуум, Па (мм вод. ст.)		250(25)
	Давление срабатывания, Па(мм вод. ст.)		1500-1600 (150-160)
	Вакуум срабатывания, Па (мм вод. ст.)		100-150 (10-15)
	Пропускная способность, м 3 /ч,		1100	2400	3000
	Площадь проходного сечения седел давления, см 2		1880
	Площадь проходного сечения седел вакуума, см 2		3760
	Габаритные размеры, мм, не более:
	-длина		1300
	-ширина B		1300
	-высота H		1100	1170	1060
	Присоединительные размеры, мм	D	370	485	640
		D1	335	445	600
		d	18	22	22
		n, шт	12	12	16
	Масса, кг, не более		140

Техническое описание совмещенных механических дыхательных клапанов СМДК

Клапаны СМДК применяются на вертикальных резервуарах для компенсации колебаний давления при его наполнении или опорожнении или изменении температурного режима эксплуатации. Их установка должна производиться строго в соответствии с объемом приемо-раздаточных операций.

В конструкцию СМДК входит огнепреграждающая кассета, которая не допускает проникновение огня или искры внутрь. Для предотвращения попадания мелких частиц и пыли на поверхность жидкости, предусмотрена фильтрующая сетка. Крепление — фланцевое через прокладку, что обеспечивает герметичность соединений.

Клапаны СМДК изготавливаются в климатическом исполнении У и УХЛ, категории размещения 1.

Установленный срок службы — 15 лет, после чего рекомендуется замена или проведение его испытаний.

Чертеж клапана СМДК	Наименование параметра	СМДК-50АА	СМДК-100АА	СМДК-150	СМДК-200	СМДК-250
	Условный проход, мм	50	100	150	200	250
	Пропускная способность, м 3 /ч	25-50	25-100	25-150	25-200	25-250
	Габаритные размеры, мм:
	длина	285	430	546	740	946
	ширина	122	180	231	340	370
	высота	202	280	350	320	506
	Давление срабатывания с грузом, мм вод. ст.	160-180	160-180	160-180	140-160	140-160
	Вакуум срабатывания, мм вод. ст.	20-25	20-25	20-25	20-25	20-25
	Масса, кг	5,5	13	22	47	94

Техническое описание дыхательного клапана закрытого типа КДЗТ

Клапаны закрытого типа КДЗТ устанавливаются на крышу РВС на монтажные патрубки. Они выполняют функцию регулирования давления в газовом пространстве при проведении сливо-наливных операций или при изменении температуры рабочей среды.

Они производятся в климатических исполнениях У и УХЛ, категории размещения 1. Установленный срок службы — 15 лет. При достижении этого срока рекомендуется его замена с пересчетом пропускной способности в зависимости от приемо-раздаточных операций или проведение испытаний.

🔍 Видео

Клапан гидравлический предохранительный. Особенности монтажа.Скачать

Предохранительный клапан непрямого действия (с пилотным управлением).Скачать

Как устроен резервуар для хранения нефти. Смотреть принцип работы РВССкачать

Дыхательный клапан СМДК-50Скачать

Клапаны предохранительные производства ГЕАЗСкачать

Школа ТПА. Предохранительный клапан.Скачать

Предохранительный клапан прямого действия.Скачать

Схема гидравлическая #4 | Клапан гидравлический предохранительныйСкачать

Вебинар: Предохранительные клапаныСкачать

Для чего нужен винтик на предохранительном клапане водонагревателя (бойлера).Скачать