Для чего предназначены предохранительные запорные клапаны (7 видео)

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.

Содержание

Назначение
Принцип действия клапанов
Классификация предохранительных клапанов
Различия в конструкциях
Пружинные клапаны
Рычажно-грузовые клапаны
Магнито-пружинные клапаны
Технические требования к предохранительным клапанам
Правила и стандарты
Выбор аварийной арматуры
ПЗК и ПСК — назначение устройство параметры срабатывания
Назначение, устройство, классификация ПЗК
📽️ Видео

Видео:Газоснабжение. Предохранительный запорный клапанСкачать

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.

Читайте также: Количество охлаждающей жидкости приора 16 клапанов

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.

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:Газоснабжение. Клапан предохранительный сброснойСкачать

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:Классификация трубопроводной арматурыСкачать

Правила и стандарты

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

Читайте также: Клапан седельный регулирующий с пневмоприводом

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:Предохранительный клапан. Видео обзор предохранительных клапанов UKSPARСкачать

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:Школа ТПА. Предохранительный клапан.Скачать

ПЗК и ПСК — назначение устройство параметры срабатывания

ПЗК — это открытая в эксплуатационном состоянии арматура. Расход газа через нее прекращается, как только в контролируемой точке газопровода давление достигает нижнего или верхнего предела настройки ПЗК.

К ПЗК предъявляют следующие требования:

должен обеспечивать герметичное закрытие подачи газа в регулятор в случае повышения или понижения давления за ним сверх установленных пределов. Верхний предел срабатывания ПЗК не должен превышать максимальное рабочее давление после регулятора более чем на 25 %;
рассчитываются на входное рабочее давление по ряду: 0,05; 0,3; 0,6; 1,2; 1,6 МПа с диапазоном срабатывания при повышении давления от 0,002 до 0,75 МПа, а также с диапазоном срабатывания при понижении давления от 0,0003 до 0,03 МПа;
конструкция должна исключать самопроизвольное открытие запорного органа без вмешательства обслуживающего персонала;
герметичность запорного органа должна соответствовать классу «А» по ГОСТ 9544-93;
точность срабатывания должна составлять ±5% заданных величин контролируемого давления для ПЗК, устанавливаемых в ГРП, и ±10% для ПЗК в ГРПШ и комбинированных регуляторах;
инерционность срабатывания должна быть не более 40–60 с;
свободный проход запорного органа должен составлять не менее 80 % условного прохода патрубков ПЗК;
запорный орган не должен быть одновременно и исполнительным органом регулятора давления газа.

Отбор импульса контролируемого давления ПЗК надо делать рядом с точкой отбора импульса регулятора давления, т. е. на расстоянии от регулятора давления не менее пяти диаметров выходного газопровода. Подключать импульсный трубопровод ПЗК к нижней части горизонтального участка газопровода недопустимо для предотвращения попадания конденсата.

Читайте также: Резинки стабилизатора лада ларгус 16 клапанов

ПЗК, установленные в ГРПШ и объектовых ГРП, часто используют в качестве исполнительных механизмов автоматики безопасности, прекращающих подачу газа при отклонении любого из контролируемых параметров за заданные пределы (в т. ч. и по команде сигнализатора загазованности). При этом ПЗК обычно комплектуют электромагнитным устройством. К ПЗК также относятся термозапорные клапаны, перекрывающие трубопроводы в случае повышения температуры до 80–90° С .

Видео:Клапан предохранительный запорный ПКК-40Скачать

Назначение, устройство, классификация ПЗК

Повышение или понижение давления газа после регулятора давления сверх заданных пределов может привести к аварийной ситуации. При чрезмерном повышении давления газа возможны отрыв пламени у горелок и появление в рабочем объеме газоиспользующего оборудования взрывоопасной смеси, нарушение герметичности, утечка газа в соединениях газопроводов и арматуры, выход из строя контрольно-измерительных приборов и т. д. Значительное понижение давления газа может привести к проскоку пламени в горелку или погасанию пламени, что при неотключении подачи газа вызовет образование взрывоопасной газовоздушной смеси в топках и газоходах агрегатов и в помещениях газифицированных зданий.

Причинами недопустимого повышения или понижения давления газа после регулятора давления для тупиковых сетей являются:

неисправность регулятора давления (заклинивание плунжера, образование гидратных пробок в седле и корпусе, негерметичность затвора и др.);
неправильный подбор регулятора давления по его пропускной способности, приводящий к двухпозиционному режиму его работы при малых расходах газа и вызывающий всплески выходного давления и автоколебания.

Для кольцевых и разветвленных сетей причинами недопустимого изменения давления после регулятора давления могут быть:

неисправность одного или нескольких регуляторов давления, питающих эти сети;
неправильный гидравлический расчет сети, из-за чего скачкообразные изменения потребления газа крупными потребителями приводят к всплескам выходного давления.

Общей причиной резкого снижения давления для любых сетей может быть нарушение герметичности газопроводов и арматуры, а следовательно, утечка газа.

Для предотвращения недопустимого повышения или понижения давления в ГРП (ГРПШ) устанавливают быстродействующие предохранительные запорные клапаны (ПЗК) и предохранительные сбросные клапаны (ПСК).

ПЗК предназначены для автоматического прекращения подачи газа к потребителям в случае повышения или понижения давления сверх заданных пределов; их устанавливают после регуляторов давления. ПЗК срабатывают при «чрезвычайных ситуациях», поэтому самопроизвольное их включение недопустимо. До ручного включения ПЗК необходимо обнаружить и устранить неисправности, а также убедиться, что перед всеми газоиспользующими приборами и агрегатами запорные устройства закрыты. Если по условиям производства перерыв в подаче газа недопустим, то вместо ПЗК должна быть предусмотрена сигнализация оповещения обслуживающего персонала.

ПСК предназначены для сброса в атмосферу определенного избыточного объема газа из газопровода после регулятора давления с целью предотвращения повышения давления сверх заданного значения; их устанавливают после регулятора давления на отводном трубопроводе.

При наличии расходомера (счетчика газа) ПСК необходимо устанавливать после счетчика. Для ГРПШ допускается выносить ПСК за пределы шкафа. После снижения контролируемого давления до заданного значения ПСК должен герметично закрыться.