Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.
Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.
Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, легкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений [1] [2] [3] .
Видео:Как работает предохранительный клапан для систем отопленияСкачать
Принцип действия
На поясняющем рисунке справа — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.
Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.
С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.
Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия [2] .
Читайте также: Обратный клапан с демпферным устройством принцип работы
Видео:Клапан сброса избыточного давления воды в системе отопления. Сбросник. Взрывник.Скачать
Классификация предохранительных клапанов
Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать
Различия в конструкциях
Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.
Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно [4] .
Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более [3] . Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах [4] [5] .
Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.
Пружинные клапаны
В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается [6] .
Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС [5] [7] .
Рычажно-грузовые клапаны
В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах [8] .
Читайте также: Фольксваген т4 тнвд клапан отсечки
Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана [5] .
Магнито-пружинные клапаны
В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.
Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов [6] [7] .
Видео:Как работают предохранительные клапаны прямого и непрямого действия?Скачать
Технические требования к предохранительным клапанам
Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:
- безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
- обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
- осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
- обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.
Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей [2] [8] .
Видео:Предохранительный клапан-ОбзорСкачать
Правила и стандарты
В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»
В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор [5] [8] .
Видео:С ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ НЕ БУДЕТ КАПАТЬ если сделать ЭТО!!Скачать
Примечания
- ↑Д.Ф.Гуревич Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9
- ↑ 123Под общей редакцией С.И.Косых Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
- ↑ 12Арматура трубопроводная.Термины и определения. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Архивировано из первоисточника 2 марта 2012.Проверено 10 июня 2010.
- ↑ 12А.И.Гошко Арматура промышленная общего и специального назначения.Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
- ↑ 1234Р.Ф.Усватов—Усыскин Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
- ↑ 12 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
- ↑ 12 Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
- ↑ 123 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)
Читайте также: Для чего нужен клапан в мультиварке скороварке
Видео:Что такое предохранительный клапан газового котла.Скачать
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН — (см.), устанавливаемый на устройствах, сосудах и системах, работающих под давлением выше атмосферного (паровой котёл, компрессор, автоклав, баллоны с различными газами и др.), и предназначенный для обеспечения безопасности работы и недопущения… … Большая политехническая энциклопедия
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН — подпружиненное устройство, автоматически срабатывающее под действием давления и служащее для защиты цистерны от недопустимого избыточного внутреннего давления … Российская энциклопедия по охране труда
предохранительный клапан — 3.12 предохранительный клапан: Напорный гидроклапан, предназначенный для предохранения объемного гидропривода от давления, превышающего установленное. 3.13 Источник: ГОСТ Р 52543 2006: Гидроприводы объемные. Требования безопасности оригинал… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН — автоматич. клапан, регулирующий давление в замкнутой ёмкости или системе (паровом котле, компрессорной установке л т. п.). П. к. обеспечивает безопасную работу и обязателен для любой установки, работающей под давлением выше атмосферного.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
предохранительный клапан — rus предохранительный клапан (м) eng safety valve, pressure reducer safety valve fra soupape (f) de sécurité deu Sicherheitsventil (n) des Druckminderers spa válvula (f) de seguridad rus предохранительный клапан (м), редукционный клапан (м) eng… … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
предохранительный клапан — apsauginis vožtuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. safety valve vok. Sicherheitsventil, n rus. аварийный клапан, m; предохранительный клапан, m pranc. soupape de sécurité, f; soupape de sûreté, f … Fizikos terminų žodynas
предохранительный клапан, ПК — 3.16 предохранительный клапан, ПК (pressure relief valve, PRV): Элемент ПУ, который включает в себя клапан, открывающийся при заданном значении давления и закрывающийся, как только значение давления становится меньше заданного. Источник: ГОСТ Р… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
предохранительный клапан — apsauginis vožtuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pressure relief valve; relief valve; safety valve vok. Überdruckventil, n; Entlastungsventil, n; Sicherheitsventil, n rus. предохранительный клапан, m pranc. clapet de décharge,… … Automatikos terminų žodynas
предохранительный клапан — apsauginis vožtuvas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vožtuvas, automatiškai palaikantis nustatytą slėgį. atitikmenys: angl. overcharge valve; safety valve vok. Überlastungsventil, n; Sicherheitsventil, n rus. предохранительный клапан, m… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
📺 Видео
Для чего нужен винтик на предохранительном клапане водонагревателя (бойлера).Скачать
Принцип работы обратного клапана. Как устроен водопроводный клапан?Скачать
💧 РЕГУЛИРОВКА предохранительного/обратного клапана давления бойлера (водонагревателя). Зачем болтик.Скачать
3) Клапан предохранительный, как настроить, как это работает? Клапан аварийный. ПодетальноСкачать
Растёт давление! Клапан виноват?Скачать
регулятор давления топливаСкачать
Группа безопасности котла - 3 фатальные ошибки монтажа!Скачать
Клапан сброса давления (Предохранительный клапан. Переливной клапан) (pressure relief valve).Скачать
Обратный клапан для воды / Check valve for waterСкачать
Настройка предохранительного клапанаСкачать
Пружинные предохранительные клапаныСкачать
Предохранительные клапаныСкачать
Предохранительный клапан: для чего нуженСкачать
