5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Назначение и устройство предохранительных клапанов

Конструктивные особенности предохранительных клапанов

В процессе эксплуатации трубопроводов возникают ситуации, когда в системе возникает избыточное давление. В результате срабатывает сбросный предохранительный клапан, который надежно защищает оборудование от механических разрушений. Трубопроводная арматура эффективно обеспечивает выпуск избытка газообразной, жидкой или парообразной среды из рабочей системы.

Устройства широко применяются за счет простоты конструкции, несложного монтажа и обслуживания, разнообразия видов, габаритов и конструктивного исполнения. Они незаменимы при работе газовых, водопроводных, паровых, отопительных и технологических сетях промышленного и бытового назначения.

Назначение предохранительного клапана

Предохранительная арматура для трубопроводов предназначена для эффективной защиты в автоматическом режиме оборудования от аварийных изменений различных рабочих параметров. Рычажно-грузовые и пружинные клапаны прямого действия предназначены для предохранения системы от аварийного превышения значений давления в трубопроводах с различными жидкими и газообразными агрессивными/неагрессивными средами. Температура рабочей среды составляет от -110 0 С до +600 0 С.

Конструктивные особенности арматуры

В конструкцию предохранительных клапанов входит два основных компонента: запорный орган и задатчик. Запорный орган состоит из специального затвора и седла. В качестве задатчика используют рычажно-грузовой или пружинный механизм, который обеспечивает движение затвора.

Типичный пружинный клапан прямого действия представляет собой запорную арматуру, состоящий из корпуса, затвора, седла, сильфона и специального винта для настройки силы прижатия золотника к седлу. В предохранительных клапанах давлению среды противодействует воздействие сжатой пружины. В зависимости от упругости пружинного механизма определяется рабочий диапазон режима настройки устройства. За счет надежной конструкции и простоты конструкции арматура применяется в различных инженерных системах и промышленных установках малой мощности.

Основные виды предохранительных клапанов

По принципу действия арматура бывает прямого и непрямого действия. В зависимости от конструкции и вида нагрузки на золотник трубопроводные предохранительные клапаны бывают:

  • пружинная арматура;
  • рычажно-грузовые клапаны;
  • рычажно-пружинная предохранительная арматура;
  • магнито-пружинные клапаны.

Арматура применяется для систем с водогрейными котлами, нефтесодержащими резервуарами, технологическими емкостями и промышленными трубопроводами.

Преимущества предохранительного клапана

Предохранительная арматура имеет прочный корпус, конструкции которого обеспечивает высокий класс герметичности. Оптимальные варианты предохранительной арматуры представлены на этом сайте с основными техническими характеристиками. Клапаны пружинного типа используются в системах с давлением от 1,6 до 16 МПа при температуре в диапазоне -40 0 С-+425 0 С.

Изделия обладают следующими преимуществами:

  • простая конструкция;
  • удобное присоединение при помощи фланцев;
  • оперативное реагирование на малейшие изменения рабочих параметров системы;
  • использование с разными средами: пар, воздух, газ, нефтепродукты, жидкость;
  • компактные размеры.

Для ограничения роста давления рабочей среды до аварийных значений для систем трубопроводов применяются предохранительные клапаны. Устройства нового поколения обладают высокой эффективностью, быстрой реакцией, простой конструкцией и надежностью. Оборудование нашло применение в системах под высоким давлением на жилых, промышленных, хозяйственных объектах.

Предохранительные клапаны. Назначение, места установок, порядок проверки. Требования Правил к предохранительным клапанам

Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления. Они делятся на грузовые, пружинные и импульсные.

Рычажный клапан (см.рис.7) имеет рычаг с грузом, под действием которого он закрывается. При нормальном давлении в котле этот груз прижимает клапанную тарелку к седлу, то есть давление пара и груза на клапан уравновешенные. При повышении давления клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности не допускается. Они выпускаются одногрузовыми с Ду = 25,32,40,80,100 мм и двухгрузовыми с Ду = 80,100,125,150,200 мм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.

Рис. 7. Рычажно-грузовые предо-хранительные клапана:

2 — крышка корпуса

4 — седло клапана

9 — ограничительная скоба

10 — стопорные болты

В пружинных клапанах (см.рис.8б) давление в аппаратах уравновешивается силой сжатия пружины. Эти клапаны используются на ресиверах, передвижных котлах, а в последнее время их начали использовать для установки на котлах типа Е и ДЕ. Они выпускаются с ДУ = 25,40,50,80,100 мм.

Рис.8. Предохранительные клапаны:

а — грузовой:

2 — рычаг с грузом

6 — седло клапана

б — пружинный клапан:

5 — направляющая втулка

7 — регулировочный винт.

Импульсные клапаны устанавливаются на паровых котлах с рабочим давлением более 39 кгс/см 2 (3,9 мПа).

На каждом паровом и водогрейном котле и экономайзере, который отключается по рабочей среде и пароперегревателе должно быть установлено не менее двух клапанов. Один из них – контрольный – должен быть в металлическом кожухе, закрыт на замок или опломбирован и иметь устройство его подрыва, а второй – рабочий.

Предохранительные клапаны паровых котлов регулируют на начало открывания при давлении, которое не превышает следующих величин:

На водогрейных котлах они должны быть отрегулированы на начало открывания при давлении не больше 1,08 Рраб давления в котлах.

Обратные клапаны оборудования пропускают среду только в одном направлении и служат для защиты оснащения от повреждений вследствие обратного потока среды. Они выпускаются двух видов: подъемные (см.рис.9а) и поворотные (см.рис.9б). По виду материала корпуса они выпускаются: чугунные, стальные и бронзовые. По способу соединения с трубопроводом они бывают муфтовые и фланцевые.

Обратный подъемный клапан состоит из корпуса, в круглое проходное отверстие которого впрессовано седло, закрывающее клапанной тарелкой. Для плотного закрывания клапанная тарелка притирается к седлу. Корпус закрывается крышкой, куда заходит направляющий шток тарелки. При движении воды в обратном направлении клапанная тарелка опускается и обратное движение воды прекращается.

Рис. 9. Обратные клапаны:

Обратный поворотный клапан (см.рис.10) состоит из корпуса с шарнирно закрепленной заслонкой, которая под давлением движущейся среды поднимается и клапан открывается. При отключении насоса или аварийном снижении давления после клапана, клапан закрывается и обратное движение воды прекращается.

Рис. 10. Поворотный обратный клапан:

4 — седло клапана

Подъемные обратные клапаны устанавливаются только на горизонтальных, а поворотные – на горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

Обратные клапаны необходимо устанавливать на отключающем устройстве по ходу движения воды. Обратные клапаны с муфтовым соединением изготовляются на небольшие условные проходы Ду = 15,20,25,32,40,50,80 мм, а с фланцевым – Ду = 20-200 мм.

Краны с условным проходом до 50 мм изготовляются с крышкой на резьбе, а больше 50 мм с крышкой на шпильках.

Легкоплавкие пробки (см.рис.11) предназначены для предотвращения повреждений котлов ДКВР при спуске воды. Они имеют коническую форму с внешней резьбой и вкручиваются в нижнюю часть верхнего барабана со стороны топки (2 шт.).

Рис. 11. Контрольная легкоплавкая пробка:

Отверстие пробки заливается легкоплавким сплавом (90% свинца и 10% олова), температура плавления которого 280-310 о С.

При нормальном уровне воды в паровом котле легкоплавкий сплав охлаждается водой и не плавится. При спуске воды пробки не охлаждаются, а вместе с тем со стороны топки они продолжают нагреваться продуктами сгорания топлива и легкоплавкий сплав расплавляется. Через образованное отверстие пароводяная смесь под давлением с шумом выходит в топку, что служит сигналом для аварийной остановки котла.

Для надежной работы пробки необходимо заменять или перезаливать не реже 1 раза в квартал. при замене наносится клеймо с указанием даты.

Требования Правил (ПБ-10-574-03):

— на каждом котле должно быть установлено не менее двух предохранительных клапанов

— суммарная пропускная способность предохранительных устройств, устанавливаемых на паровом котле, должна быть не менее номинальной паропроизводительности котла

— применение рычажно-грузовых предохранительных клапанов не допускается

— допускается применение только предохранительных клапанов полностью закрытого типа

— условный проход предохранительного клапана должен быть не менее 25 и не более 150 мм.

— предохранительные клапаны должны защищать котлы, пароперегреватели и экономайзеры от превышения в них давления более чем на 10% расчетного (разрешенного).

— конструкция пружинных клапанов должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины. Пружины клапанов должны быть защищены от прямого воздействия выходящей струи пара.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Устройство предохранительных клапанов

Предохранительный клапан – это специальная трубопроводная арматура, функционирующая от рабочей среды. Существуют различные типы предохранительных устройств, но сбросные клапаны пользуются наибольшей популярностью благодаря эффективности работы при относительной несложности конструкции.

Конструкция предохранительного клапана зависит от его типа, но чаще применяются клапаны с пружинным механизмом прямого действия, обязательными компонентами которых являются задатчик с запорным органом. Задатчик отвечает за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.

Принцип работы

Когда клапан пребывает в закрытом положении, чувствительный элемент находится под воздействием рабочего давления системы. Когда в системе начинают возникать процессы, провоцирующие повышение уровня давления выше рабочего, сила притяжения золотника к седлу снижается. В момент, когда сила равняется нулю, наступает уравновешивание рабочих сил от воздействия давления внутри системы и задатчика на чувствительный элемент. Начинается открытие запорного клапана. Если внутрисистемное давление продолжает расти, осуществляется выпуск рабочей среды через открытый клапан. Когда давление в системе постепенно падает и приходит в норму после сброса рабочей среды, запорный орган под воздействием усилия задатчика закрывается.

Чтобы клапан закрылся, давление должно опуститься до отметки на 10-15% ниже, нежели уровень нормального давления в системе. Это связано с тем, что для возвращения запорного элемента в герметичное положение требуется усилие значительно большее, нежели то, которого было достаточно для поддержания его в закрытом положении до момента открытия.

Разновидности клапанов предохранительного типа

Существуют разные типы предохранительных клапанов, которые классифицируются по наличию определенных признаков.

По принципу действия выделяют два типа сбросных клапанов:

  • Клапаны прямого действия срабатывают непосредственно под воздействием рабочей среды.
  • Клапаны сбросные обратного действия реагируют на силу постороннего источника давления или открываются под воздействием электричества.

По типу подъема замыкающего органа сбросные предохранительные клапаны подразделяют на:

  • Устройства пропорционального действия, которые чаще используются для несжимаемой среды, хотя конструкция предусматривает возможность применения для сжимаемых сред. Клапаны открываются пропорционально росту давления в системе, с подъемом затвора клапан сбрасывает рабочую среду равномерно.
  • Устройства двухпозиционного действия моментально открываются на полный ход, когда достигается предельное давление клапана. Применяются для сжимаемых сред (пар, воздух, газы).

В зависимости от высоты подъема замыкающего органа:

  • Малоподъемные клапаны, высота подъема в которых составляет около 0,05 диаметра седла, характеризуются минимальной пропускной способностью, поэтому не подходят для мощных промышленных систем. Устройства обычно имеют пропорциональный механизм действия и отличаются простотой конструкции.
  • В полноподъемных клапанах, которые, как правило, функционируют на основании двухпозиционного механизма, высота подъема устройства равняется или превышает диаметр седла. Клапаны имеют высокую пропускную способность и характеризуются более сложной конструкцией, нежели малоподъемные устройства, поэтому их стоимость выше

По типу оказываемой нагрузки на золотник клапаны сбросные подразделяют на:

  • Рычажно-грузовые или грузовые клапаны – устройства, в которых давлению противодействует усилие, создаваемое рычажно-грузовым механизмом. В зависимости от массы груза и длины рычага определяется давление срабатывания и диапазон давлений.
  • В пружинных клапанах внутрисистемному давлению противодействует предохранительный пружинный механизм. Сила сжатия стальной пружины определяет давление, при котором срабатывает пружинный механизм. Диапазоны настройки пружинного клапана зависят от упругости пружины. Невысокая цена, простота и надежность конструкции делают пружинные клапаны оптимальным вариантом для различных инженерных систем и маломощных промышленных установок.

Регулировка предохранительных клапанов

Регулировка предохранительного клапана осуществляется после окончания процесса монтажа. При помощи стальной пружины клапан настраивают таким образом, чтобы усилие золотника прижимало устройство к седлу запорного органа и предотвращало несвоевременный сброс рабочей среды. Настройка предохранительного клапана пружинного осуществляется при помощи специального винта. Конструкция предохранительного клапана устроена таким образом, что затяжка пружины сверх установленной величины, полностью исключена.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением.
Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

  • Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
  • Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
  • Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
  • Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
  • Возможность использования устройств в агрессивной среде.
  • В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Назначение предохранительного клапана.

Предохранительный клапан предназначен для автоматического предотвращения повышения давления сверх допустимого, путем выпуска рабочей среды в атмосферу и снова закрывающимся при снижении давления. Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее расчетное более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см2), на 15% — для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 Мпа (от 3 до 60 кгс/см2) и на 10% — для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2).

На каждый предохранительный клапан должен быть паспорт, в котором указывается характеристика его пропускной способности и инструкция по эксплуатации.

Порядок и сроки проверки исправности действия предохранительных устройств.

Порядок и сроки проверки исправности действия предохранительных устройств в зависимости от условий технологического процесса должны быть указаны в инструкции по эксплуатации предохранительных устройств, утвержденной владельцем сосуда в установленном порядке.

Результаты проверки исправности предохранительных устройств, сведения об их настройке записываются в сменный журнал работы сосудов лицами, выполняющими указанные операции.

Когда и кем проводится регулировка и настройка предохранительного клапана, какие и где выполняются записи и кем.

Проверка, настройка, регулировка проводиться под руководством ответственного за исправное состояние безопасную эксплуатацию сосуда. Работы выполняется слесарями, аттестованными на знание Правил по эксплуатации сосуда при снятии пред.клапана — на стенде или рабочем месте, когда источник давления может обеспечивать плавное повышение давления при настройки пред.клапана на заданное давление, согласно паспорта пред.клапана или Правил. После проведения регулировки и настройки составляется акт с участием лица проводившего данную регулировку и ответственного, после этого ответственный делает запись в сменном журнале и в ремонтном журнале. Данное указанное давление является обязательным предельным, максимальным давлением для срабатывания пред.клапана на данный сосуд.

Разрешается ли установка запорной арматуры между пред.клапаном и сосудом.

Установка запорной арматуры между сосудом и предохранительным устройством, а также за ним не допускается.

Устройство и принцип работы грузового предх.клапана.

По конструкции механизма обеспечивает поджатие механизма запирающего клапана к седлу, которого под действием груза через рычаг прижимается клапан, Опорами рычага служат призмы. Такая конструкция обеспечивает точность регулирования клапана и требуемую чувствительность. Усилие поджатия регулируется путем перемещения груза по рычагу. Преимуществом груз.клапана является постоянство поджимающего усилие, простата и надежность в регулировании.

Неисправности предх.клапана.

Основными неисправностями являются:

— преждевременное и с запозданием срабатывания и пропуск рабочей среды через клапан,

— клапан будет открываться раньше, чем давление в сосуде достигни установленного, если груз на рычаге уменьшен или сдвинут в сторон) клапана, а на пружинном клапане при недостаточном сжатии пружины,

-клапан будет открываться с запозданием при превышении давления в сосуде выше установленного, если груз на рычаге увеличен или сдвинут к краю рычага, а на пружинном клапане пружина излишне сжата.

-предх.клапан не открывается, если клапан прикипел к седлу возможно при нерегулярной продувки клапана. Прикипевший клапан открывать при помощи удлиненного рычага или ударами молотка запрещается.

Причинами пропуска рабочей среды могут быть (износ клапана и седла, перекос клапана, наличие раковин или твердых частиц на соприкасающихся поверхностях, перекос рычага или штока).

Назначение сифонной трубки.

В необходимых случаях в зависимости от условий работы и свойств среды, находящейся в сосуде, манометр должен снабжаться или сифонной трубкой, или масляным буфером, или другими устройствами, предохраняющими его от непосредственного воздействия среды и температуры и обеспечивающими его надежную работу.

З7. Трехходовой кран, его назначение.

Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовой кран или заменяющее его устройство, позволяющее проводить периодическую проверку манометра с помощью контрольного и отключение манометра.

Обычно на сосудах перед манометром установлен трехходовой кран, что дает возможность проверить исправность манометра в рабочем состоянии не снимая его, подсоединить для проверки контрольный манометр, продуть сифонную трубку и тем самым очистить его внутреннюю полость.

Трехходовой кран предназначен для проверки исправности манометра в рабочем состоянии, для подсоединения контрольного манометра, для продувки сифонной трубки.

Трехходовой кран имеет следующие положения:

1. рабочее положение — это манометр соединен с сосудом.

2. проверка исправности рабочего манометра — поставить пробку крана в положение, чтобы манометр был отсоединен от сосуда и соединен с атмосферой , эту операцию называют проверка манометра на 0.

3. продувка сифонной трубки — ставят пробку крана в положение в котором сифонная трубка соединена с атмосферой и находящийся в трубке конденсат удаляется рабочей средой.

4. набор конденсата — после продувки трехходовой кран на короткое время ставят в нейтральное положение при котором сосуд, манометр и атмосферный канал- отсоединены, происходит набор конденсата в сифонной трубке.

5. проверка рабочего манометра контрольным: к фланцу трехходового крана подсоединяют контрольный манометр для проверки точности показания рабочего манометра.

Требования безопасности по окончанию работ.

Оформить сдачу смены записью в сменном журнале.

Остановку сосуда на ремонт, внутренний осмотр и чистку производить по распоряжению ответственного лица (механика) за его исправное состояние и безопасное действие.

Что необходимо выполнять во всех аварийных случаях сосуда (бака наполнения).

Во всех случаях аварийной остановки сосуда необходимо:

— удалить из сосуда (бака наполнения) сжатый воздух посредством разрядного устройства;

— немедленно закрыть автоклапан и главный запорный вентиль высокого давления и вывесить плакат «Не включать! Опасно!». О причинах и времени аварийной остановки сосуда необходимо сообщить мастеру или лицу, ответственному за исправное состояние и безопасное действие сосудов и произвести соответствующую запись в сменном журнале;

— в случае попадания сжатого воздуха высокого давления в цилиндр пресса, немедленно прекратить работу (запрещается при этом производить обратный ход), перекрыть автоклапан и запорный вентиль на трубопроводе высокого давления и стравить воздух из цилиндра пресса через воздушный клапан.

Требования безопасности во время работы.

Порядок работы сосуда:

Открыть сливную задвижку от наполнительного клапана до сосуда.

Открыть автоклапан высокого давления пресса.

Открыть главный запорный вентиль высокого давления пресса.

Заполнить водой сосуд из главного цилиндра пресса или из магистрального трубопровода до нижнего уровня водомерного стекла или по соответствующему индикатору на пульте управления. Медленным открытием запорного вентиля произвести зарядку сосудов сжатым воздухом из магистрального трубопровода, после чего запорный вентиль должен быть закрыт. Проверить исправность манометра.

Дополнить зарядку сосуда (бака наполнения) водой до рабочего давления используя обратный ход пресса.

После чего ещё раз произвести осмотр сосуда, трубопровода, запорной арматуры и контрольно-измерительных приборов с целью проверки их исправности.

Во время работы следить за исправностью сосуда и арматуры.

Не допускать переполнения сосуда водой свыше допустимого уровня, в случае переполнения сосуда необходимо произвести его перезарядку.

Не допускать повышения давления более разрешённого.

Требование Правил в получении разрешения на эксплуатацию сосуда.

Разрешение на ввод в эксплуатацию сосуда, выдается инспектором после его регистрации на основании технического освидетельствования и проверки организации обслуживания и надзора, при которой контролируется:

наличие и исправность в соответствии с требованиями настоящих Правил арматуры, контрольно-измерительных приборов и приборов безопасности;

соответствие установки сосуда правилам безопасности;

правильность включения сосуда;

наличие аттестованного обслуживающего персонала и специалистов;

наличие должностных инструкций для лиц, ответственных за осуществление производственного контроля за соблюдением требовании промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением, ответственных за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов;

инструкции по режиму работы и безопасному обслуживанию, сменных журналов и другой документации, предусмотренной Правилами.

Разрешение на ввод сосуда в эксплуатацию записывается в его паспорте.

42. Какими нормативными документами регламентируется безопасная эксплуатация сосудов под давлением.

Назначение и устройство предохранительных клапанов

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.

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:

Рис. 6.3. Устройство пружинного

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 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,F площадь проходного сечения клапана, мм 2 ;Р1 максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

B1=0,503(2/( k+1) k/(k-1) *

где V удельный объем пара перед клапаном при параметрах P1иТ1, ) м 3 /кг температура среды перед клапаном при давлении Рь°С.

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:

где D рабочий диаметр;Р- давление срабатывания мембраны, σвр— предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др) при растяжении;К1 температурный 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

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:

пружинные предохранительные клапаны (ПК);

импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного ПК и управляющего импульсного клапана прямого действия;

предохранительные устройства с разрушающимися мембранами;

другие предохранительные устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.

Предохранительный клапан

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.

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.

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.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

По принципу действия:

  • 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:

  • пружинные;
  • рычажно-грузовые;
  • магнито-пружинные.

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

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.

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.

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.

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.

Скачать ГОСТ 24570-81

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.

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×