Как работает импульсный предохранительный клапан

Импульсное предохранительное устройство — устройство, относящееся к предохранительной трубопроводной арматуре и представляющее собой, в общем случае, совокупность двух или более предохранительных клапанов, из которых один (главный), установленный на основной магистрали, емкости или резервуаре, оснащён поршневым приводом, а второй (импульсный), с меньшим проходным сечением, служит управляющим элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет её в поршневой привод главного ПК.

Импульсный клапан может быть выполнен встроенным в главный или существовать как отдельный (вынесенный) элемент. В первом случае управление ИПУ осуществляется рабочей средой; в конструкции с вынесенным импульсным клапаном для повышения надежности работы последнего часто применяют электромагниты, получающие импульс при превышении давления от электроконтактных манометров, в этом случае при отсутствии электричества или неисправности электромагнитов импульсный клапан работает как ПК прямого действия [1] [2] .

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

Применение

Как и их менее сложные родственные устройства, предохранительные клапаны, ИПУ применяются для защиты от механического разрушения сосудов и трубопроводов избыточным давлением, путем автоматического выпуска жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов при превышении давления. Но для обеспечения больших расходов среды в аварийном режиме иногда приходится устанавливать десятки предохранительных клапанов прямого действия в связи с их недостаточной пропускной способностью. В этих условиях целесообразно использовать ИПУ, они успешно применяются для защиты систем и агрегатов с высокими рабочими параметрами при необходимости сброса больших количеств рабочей среды. Поскольку в ИПУ для управления используется вспомогательная энергия, величина управляющих усилий может быть очень большой, так как она уже не ограничивается размерами клапана. Это усилие может эффективно использоваться как для осуществления четкого срабатывания, так и для обеспечения надежного герметичного перекрытия запорного органа.

ИПУ существенно дороже, чем клапаны прямого действия, но с ростом параметров среды разница в их стоимости быстро сокращается [1] .

Видео:Импульсные клапаны ASCO 353Скачать

Устройство и принцип действия

Рассмотрим принцип действия ИПУ на примере структурной схемы устройства, применяющегося на оборудовании с очень высокими параметрами среды (в данном случае это пар).

Основной предохранительный клапан в рабочем положении заперт паровой средой. Когда клапан закрыт, давление в камере «А» под поршнем (3) равно давлению в камере «В» над поршнем в виду наличия дросселя (1). В трубопроводе сброса пара под золотником (2) устанавливается давление устройства для приемки сбрасываемой среды. Прижатие золотника (2) к посадочному месту осуществляется за счет разности давлений в этих устройствах над и под золотником (2).

При открытии управляющего импульсного клапана 1 или 2, или импульсного электромагнитного клапана пар из камеры «В» по линии разгрузки срабатывается в приемочном устройстве и в камере «В» устанавливается его давление, но так как площадь поршня (3) больше площади золотника (2), на рабочий орган клапана будет действовать результирующая сила, пропорциональная разности давлений защищаемого и приемочного устройств, и разности площадей поршня (3) и золотника (2), направленная вверх. Таким образом, рабочий орган движется вверх, клапан открывается.

Управляющие импульсные клапаны 1 и 2 в рабочем состоянии закрыты под действием пружины (4) и дополнительной силы прижатия, создаваемой электромагнитом (5). Импульсные клапаны 1 и 2 состоят из полнопроходного предохранительного клапана с пружиной (4) и управляющего элемента, выполненных в одном корпусе. При превышении давления уставки срабатывает датчик и отключает питание электромагнитов. При этом снимается дополнительное усилие, прижимающее конус (6) клапана, и клапан остается прижатым к седлу под действием пружины (4). При дальнейшем росте давления конус (6) поднимается вверх и открывает доступ пара в камеру «С» под отсечной плитой (7) управляющего элемента. Отсечная плита (7) поднимается вместе с золотником (9) управляющего элемента и открывает линию разгрузки (10) основного клапана. Основной клапан открывается.

Читайте также: Крышка маслонасоса 2110 8 клапанов

Импульсный электромагнитный клапан снабжен электромагнитом, действующим только на открытие клапана (на закрытие действует пружина), т. е. его можно дистанционно открывать. При нормальной эксплуатации он закрыт, закрытое положение обеспечивается действием пружины и давлением среды защищаемого устройства. При увеличении давления более установленного, срабатывает датчик и подается питание на электромагнит открытия, он открывается, и открывается основной клапан.

При снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого срабатывает датчик, снимается питание с электромагнитного клапана, он закрывается и закрывается основной клапан. В импульсных предохранительных клапанах 1 и 2 при снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого клапан (6) под действием пружины (4) садится в седло, давление в камере «С» падает и отсечная плита (7) с золотником (9) возвращается в исходное положение, перекрывая линию разгрузки (10).

В данном ИПУ импульсные предохранительные клапаны 1 и 2, а также импульсный электромагнитный клапан дублируют, как бы «подстраховывают» друг друга, они настраиваются на разные давления срабатывания и используют различные принципы работы, разные каналы измерения давления, чтобы исключить возможность несрабатывания по любой причине основного предохранительного клапана.

Более того, на чрезвычайно важном оборудовании, например на оборудовании первого контура АЭС, таких устройств часто устанавливается несколько, например три — два контрольных, одно основное. Это делают для пространственного разделения предохранительных устройств и дополнительного их дублирования [3] [1] .

Видео:Пружинные предохранительные клапаныСкачать

ИПУ с пилотным управлением

Одной из разновидностей импульсных предохранительных устройств являются клапаны, в которых вся необходимая нагрузка на золотник главного клапана создаётся посторонней энергией, например сжатым воздухом высокого давления. Воздух из системы высокого давления, подаваемый на поршень главного клапана через пилотное устройство, создает необходимое усилие для закрытия клапана и обеспечения требуемой степени герметичности. При достижении в системе давления срабатывания воздух при помощи пилотного устройства автоматически сбрасывается и клапан открывается [1] .

Видео:Предохранительный клапан. Устройство и принцип работыСкачать

Принцип работы импульсных клапанов

При необходимости обслуживания систем или трубопроводов, где требуется сброс сразу большого объема рабочей среды при избыточном давлении, применяются импульсные предохранительные клапаны. Причем они идут в одном из двух исполнений: встроенный непосредственно в главный с меньшим, чем у него сечением и отдельный элемент системы (вынесенный). В общем же виде они представляют собой один из видов предохранительной арматуры, которую при наличии определенных особенностей можно считать управляющим элементом.

Когда в системе возникает давление выше определенного, установленного для нормальной ее работоспособности и функционирования, ИК срабатывает/открывается. За счет этого рабочая среда перенаправляется, как правило, в привод именно главного клапана, в результате чего происходит его открытие и сброс избытков этой самой среды. В основном все вышеописанное характерно для устройств, соединяющих в себе сразу и главный, и импульсный клапана в единой конструкции.

В случае с вынесенным ИК, в его конструкции обязательно присутствуют электромагниты, что повышает их надежность в целом. При этом там присутствует манометр электроконтактного типа. Он необходим для того чтобы отправлять импульс на их сброс импульсному клапану при повышении давления выше настроенного уровня. То есть в большинстве случаев клапаны этого вида функционируют, как устройства непрямого действия. Однако, при аварийном отключении электропитания или выходе из строя самих магнитов клапаны наоборот начинают работать, как предохранительная арматура прямого действия.

С другой стороны, в самой конструкции управление питанием электромагнитов идет не от манометра, а от датчика, через который передает сигнал. Благодаря этому функционал импульсного клапана существенно расширяется и появляется возможность управлять им непосредственно дистанционно. То есть открытие/закрытие запирающего клапана можно инициировать без превышения показателей давления рабочей среды при определенной необходимости в этом.

Читайте также: P1303 калина 8 клапанов ошибка

Видео:Как работает предохранительный клапан для систем отопленияСкачать

Импульсно-предохранительное устройство

Импульсное предохранительное устройство ИПУ применяется для защиты котлов, реакторов, других аппаратов и трубопроводов от разрушения избыточным давлением в системе. При достижении критического давления, осуществляется сброс рабочей среды. В отличие от мембранных разрывных устройств, которые после срабатывания нуждаются в замене, импульсное предохранительное устройство автоматически возвращается в рабочее состояние. В особо ответственных системах устанавливается несколько устройств, дублирующих друг друга. Применение ИПУ оправдано в установках и трубопроводах, где в аварийном режиме необходим сброс большого объема рабочей среды. Устройство заменяет несколько десятков предохранительных клапанов прямого действия, у которых недостаточная пропускная способность.

Устройство ИПУ

Импульсное предохранительное устройство представляет собой систему, состоящую из главного клапана ГК с поршневым приводом, через который происходит основной сброс рабочей среды, и одного или нескольких управляющих импульсных клапанов ИК, переводящих главный клапан в открытое положение. Импульсные клапана, входящие в устройство, имеют разный принцип действия, используют разные каналы измерения давления и настроены на разные параметры. Благодаря этому, их действие дублируется, и случай несрабатывания главного клапана сводится к минимуму.

Принцип действия ИПУ

В рабочем положении главный клапан поршневого типа закрыт и уравновешен давлением рабочей среды в камере, соединенной с системой, и в камере сброса. В зависимости от типа импульсного предохранительного устройства давление в камере сброса увеличивается или уменьшается. За счет разницы давления в камерах происходит смещение поршня, и главный клапан открывается. Происходит сброс рабочей среды. При снижении давления в системе до заданного параметра, импульсный клапан закрывается и отсекает камеру сброса от приемного трубопровода. В результате чего, давление в обеих камерах главного клапана выравнивается через дроссель, и импульсное предохранительное устройство возвращается в рабочее положение.

Частным случаем ИПУ является импульсное предохранительное устройство с пилотным управлением. В такой системе камера сброса заполняется сжатым воздухом. При превышении давления в рабочем трубопроводе подается сигнал на импульсный клапан, который сбрасывает избыточное давление воздуха. За счет образовавшейся разницы давления в камерах главного клапана поршень смещается, и осуществляется сброс рабочей среды в приемный трубопровод. В исходное положение ИПУ с пилотным управлением возвращается путем заполнения камеры сброса сжатым воздухом.

Виды импульсных клапанов

В ИПУ могут применяться электромагнитные клапана, которые открываются при подаче сигнала от датчика. Их можно использовать для аварийного сброса, управляя дистанционно с пульта оператора. Слабым местом этих клапанов является зависимость от электропитания.

В качестве дублирующих или самостоятельных ИК применяются клапана прямого действия с электромагнитом. В них запирающий элемент поджимается пружиной и удерживается в закрытом положении электромагнитом. При отключении электропитания срабатывание клапана определяется усилием пружины.

Видео:Школа ТПА. Предохранительный клапан.Скачать

Импульсные предохранительные клапаны прямого действия как решение проблемы повышения надёжности предохранительных устройств

В. М. Шокало, инженер по техническому надзору, Новочеркасская ГРЭС, г. Новочеркасск, Ростовская обл.

На ТЭЦ с параметрами высокого давления применяются импульсные предохранительные клапаны (ИПУ) непрямого действия, которые представляют собой корпус со сбросным клапаном, действующим на закрытие, и гидроприводом, действующим на принудительное открытие сбросного клапана (рис. 1). Гидропривод ИПУ с защищаемым объектом соединён импульсными трубками через импульсный клапан. Поршень гидроцилиндра имеет сальниковое уплотнение и ручную поджимную грундбуксу. Для смягчения ударов уплотнительных поверхностей ИПУ имеет противоударное устройство с уплотняемым штоком и механизм с уплотняемым штоком удержания в закрытом состоянии сбросного клапана при работе под вакуумом.

Рисунок 1. Импульсные предохранительные клапаны непрямого действия (фото с сайта wnroilfield.com).

Принцип работы ИПУ непрямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на закрытие сбросного клапана. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит, как правило, заполнение гидропривода рабочей средой из защищаемого объекта и создание давления для открытия сбросного клапана за счёт разности рабочих площадей сбросного клапана и поршня гидропривода.

Дополнительное время на заполнение гидропривода рабочей средой и создание в нём достаточного давления приводит к инерционности (запаздыванию открытия сбросного клапана ИПУ) в аварийных режимах 3.

Читайте также: Примеры расчета пропускной способности предохранительного клапана

По этой причине в 70-е годы на Новочеркасской ГРЭС произошли две аварии
с разрывом растопочного сепаратора и растопочного трубопровода – не сработали по 3 параллельно установленных ИПУ. После аварий дополнительно были смонтированы мембранные предохранительные устройства (МПУ).

На не блочных ТЭЦ с параметрами низкого и среднего давления, а также в крупных котельных, в основном, применяются пружинные предохранительные клапаны прямого действия, более надёжные, но малой пропускной способности, где давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины (рис. 2).

Рисунок 2. Пружинный предохранительный клапан прямого действия (фото с сайта wikiwand.com).

Принцип работы ИПУ непрямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на закрытие сбросного клапана. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит, как правило, заполнение гидропривода рабочей средой из защищаемого объекта и создание давления для открытия сбросного клапана за счёт разности рабочих площадей сбросного клапана и поршня гидропривода.

Дополнительное время на заполнение гидропривода рабочей средой и создание в нём достаточного давления приводит к инерционности (запаздыванию открытия сбросного клапана ИПУ) в аварийных режимах 2.

По этой причине в 70-е годы на Новочеркасской ГРЭС произошли две аварии
с разрывом растопочного сепаратора и растопочного трубопровода – не сработали по 3 параллельно установленных ИПУ. После аварий дополнительно были смонтированы мембранные предохранительные устройства (МПУ).

На не блочных ТЭЦ с параметрами низкого и среднего давления, а также в крупных котельных, в основном, применяются пружинные предохранительные клапаны прямого действия, более надёжные, но малой пропускной способности, где давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины (рис. 2).

Видео:КиР Предохранительные устройстваСкачать

Рисунок 3. Импульсный сильфонный предохранительный клапан: 1 – корпус; 2 – импульсный клапан; 3 – сбросной клапан; 4 – сильфонный гидроцилиндр; 5 – дроссельная шайба.

Кроме того, конструкция ИСПК значительно упрощена в сравнении с конструкцией ИПУ. В данной конструкции нет противоударного устройства с уплотняемым штоком, нет механизма удержания сбросного клапана при работе под вакуумом, а сильфонный гидропривод не имеет сальникового уплотнения, вследствие чего, расхаживание (продувка) ИСПК ограничивается только расхаживанием импульсных клапанов, что снижает риск необходимости вывода в ремонт защищаемого оборудования в аварийных ситуациях.

Принцип работы ИСПК прямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на открытие сбросного клапана, который удерживается в закрытом состоянии сильфонным гидроприводом вследствие разности площадей рабочих поверхностей сбросного клапана и сильфонного гидропривода. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит мгновенное снижение давления в сильфоне и под действием давления в защищаемом объекте мгновенно открывается сбросной клапан.

Сопутствующими факторами для высокой надёжности ИСПК являются малоподъёмность сбросных клапанов и низкая цикличность срабатывания [2].

Вывод: в результате замены ИПУ непрямого действия на ИСПК прямого действия повысится безопасность и надёжность работы ТЭЦ и котельных высоких параметров, служащих в качестве источников теплоснабжения.

Литература

1. А.К. Зыков и др. Справочник по объектам котлонадзора. – М. Энергия. 1974 г.

2. Л.Е. Андреева. Сильфоны. Расчёт и проектирование. – М. Машиностроение. 1975 г.

3. Д.Ф. Гуревич. Расчёт и конструирование трубопро­водной арматуры. – М. 5-е издание, ЛКИ. 2008 г.

В. М. Шокало, Импульсные предохранительные клапаны прямого действия как решение проблемы повышения надёжности предохранительных устройств

Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» №6-7 (213-214) 2018 г. , www.rosteplo.ru/nt/214

Видео:Предохранительный клапан непрямого действия (с пилотным управлением).Скачать

Коментарии

Ягуров, Интек [ 09:08:38 / 15.08.2021]

Когда читаю статью о поршневых механизмах мне кажется это так заводит) Возможно у меня просто давно уже не было женщины и моему поршню нужно чем то себя занять. Выбрал уже кстати на http://www.intim-fantasia.com.ua/for-him игрушки для мужчин. Буду пробовать как доставка приедет.

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки — служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Видео:Главный предохранительный клапанСкачать

Похожие статьи:

Решение проблемы повышения надёжности и экономичности — теплообменники камерного типа с раздельным уплотнением разъёма

Наладка системы теплоснабжения промышленного предприятия, сменившего источник тепловой энергии

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств. Эффективней пластинчатого!

🔍 Видео

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

Соленоидные электромагнитные клапаны. Принцип работы, виды.Скачать

НПО Регулятор - Пилотный предохранительный клапанСкачать

Регулирующий клапан с пневмоприводомСкачать

3) Клапан предохранительный, как настроить, как это работает? Клапан аварийный. ПодетальноСкачать

Импульсный клапан - проверкаСкачать

Схема гидравлическая #4 | Клапан гидравлический предохранительныйСкачать

Настройка предохранительного клапана на гидрораспределителях Р40 и Р80. Регулировка давления на Р40.Скачать

Принцип работы электромагнитного нормально открытого клапанаСкачать

Что такое предохранительный клапан газового котла.Скачать

Предохранительный клапан-ОбзорСкачать