Cto-nk.ru

О Автосервисе доступно
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан

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. Предохранительные клапаны 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, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений [1] [2] [3] .

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Конструкция типичного пружинного клапана прямого действия (чертёж)

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] .

Классификация предохранительных клапанов [ править | править код ]

  • клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
  • клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;
  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия
  • малоподъёмные — клапаны, у которых ход запирающего элемента не превышает 1/20 от наименьшего диаметра седла
  • среднеподъёмные — клапаны, у которых ход запирающего элемента составляет от 1/20 до 1/4 от наименьшего диаметра седла
  • полноподъёмные — клапаны, у которых ход запирающего элемента составляет 1/4 и более от наименьшего диаметра седла
  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Различия в конструкциях [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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 так же:
Регулировки топливной форсунки дизельного двигателя

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 [ править | править код ]

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] .

Технические требования к предохранительным клапанам [ править | править код ]

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

    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]

Правила и стандарты [ править | править код ]

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: Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» 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] .

Требования безопасности к предохранительным клапанам

1.1. Пропускную способность предохранительных клапанов и их число следует выбирать так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее избыточное рабочее давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) при избыточном рабочем давлении в сосуде до 0,3 МПа (3 кгс/см2) включительно, на 15 % — при избыточном рабочем давлении в сосуде до 6,0 МПа (60 кгс/см2) включительно и на 10 % — при избыточном рабочем давлении в сосуде свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2).
1.2. Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению в сосуде или превышать его, но не более чем на 25 %.
1.3.Увеличение превышения давлений над рабочими по пп. 1.1 и 1.2 должно учитываться при расчете на прочность по ГОСТ 14249-80.
1.4. Конструкцию и материал элементов предохранительных клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и рабочих параметров среды.
1.5. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны соответствовать «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденным Госгортехнадзором СССР.
1.6. Все предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть защищены от произвольного изменения их регулировки.

1.7. Предохранительные клапаны следует размещать в местах, доступных для осмотра.
1.8. На стационарно установленных сосудах, у которых по условиям эксплуатации возникает необходимость отключения предохранительного клапана, необходимо устанавливать трехходовой переключающий вентиль или другие переключающие устройства между предохранительным клапаном и сосудом при условии, что при любом положении запорного элемента переключающего устройства с сосудом будут соединены оба или один из предохранительных клапанов. В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть рассчитан так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее рабочее на значение, указанное в п. 1.1.

2. Требования к предохранительным клапанам прямого действия

2.1. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны необходимо устанавливать на стационарных сосудах.
2.2. Конструкцией грузового и пружинного клапана должно быть предусмотрено устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы сосуда. Возможность принудительного открывания должна быть обеспечена при давлении, равном 80 % Рн открывания. Допускается устанавливать предохранительные клапаны без приспособлений для принудительного открывания, если оно недопустимо по свойствам среды (ядовитая, взрывоопасная и т. д.) или по условиям технологического процесса. В этом случае проверку предохранительных клапанов следует проводить периодически в сроки, установ¬ленные технологическим регламентом, но не реже одного раза в 6 месяцев при условии исключения возможности примерзания, прикипания, полимеризации или забивания клапана рабочей средой.
2.3. Пружины предохранительных клапанов должны быть защищены от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное воздействие на материал пружины. При полном открывании клапана должна быть исключена возможность взаимного соприкасания витков пружины.
2.4. Массу груза и длину рычага рычаж-но-грузового предохранительного клапана следует выбирать так, чтобы груз находился на конце рычага. Отношение плеч рычага не должно превышать 10:1. При применении груза с подвеской его соединение должно быть неразъемным. Масса груза не должна превышать 60 кг и должна быть указана (выбита или отлита) на поверхности груза.

3. Требования к предохранительным клапанам, управляемым с помощью вспомогательных устройств

3.1. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть сконструированы так, чтобы при отказе любого управляющего или регулирующего органа или при прекращении подачи энергии была сохранена функция защиты сосуда от превышения давления путем дублирования или иных мер. Конструкция клапанов должна удовлетворять требованиям пп. 2.3 и 2.5.
3.2. Конструкцией предохранительного клапана- должна быть предусмотрена возможность управления им вручную или дистанционно.

Читайте так же:
Карбюратор бензокосы устройство регулировка ремонт

3.3. Предохранительные клапаны, приводимые в действие с помощью электроэнергии, должны быть снабжены двумя независимыми друготдруга источниками питания. В электрических схемах, где отключение вспомогательной энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания.
3.4. Конструкция предохранительного клапана должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании.
3.5. Если органом управления является импульсный клапан, то диаметр условного прохода этого клапана должен быть не менее 15 мм. Внутренний диаметр импульсных линий (подводящих и отводящих) должен быть не менее 20 мм и не менее диаметра выходного штуцера импульсного клапана. Импульсные линии и линии управления должны обеспечивать надежный отвод конденсата. Устанавливать запорные органы на этих линиях запрещается. Допускается устанавливать переключающее устройство, если при любом положении этого устройства импульсная линия будет оставаться открытой.

3.6.Рабочая среда, применяемая для управления предохранительными клапанами, не должна подвергаться замерзанию, коксованию, полимеризации и оказывать коррозионного воздействия на металл.
3.7. Конструкция клапана должна обеспе¬чивать его закрывание при давлении не менее 95 % Рн.

4. Требования к подводящим и отводящим трубопроводам предохранительных клапанов

4.1. Предохранительные клапаны должны устанавливаться на патрубках или присоединительных трубопроводах. При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных клапанов площадь по¬перечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем. При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать значение их сопротивления.
4.2. В трубопроводах предохранительных клапанов должна быть обеспечена необходимая компенсация температурных удлинений. Крепление корпуса и трубопроводов предохранительных клапанов должно быть рассчитано с учетом статических нагрузок и динамических усилий, возникающих при срабатывании предохранительного клапана.
4.3. Подводящие трубопроводы должны быть выполнены с уклоном по всей длине в сторону сосуда. В подводящих трубопроводах следует исключать резкие изменения температуры стенки (тепловые удары) при срабатывании предохранительного клапана.
4.4. Внутренний диаметр подводящего трубопровода следует рассчитывать исходя из максимальной пропускной способности предохранительного клапана. Падение давления в подводящем трубопроводе не должно превышать 3 % Рн предохранительного клапана.
4.5. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть не менее наибольшего внутреннего диаметра выходного патрубка предохранительного клапана.

Источник: Система стандартов безопасности труда. Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности. ГОСТ 12.2.085-82 (СТСЗВ 3085-81). Снято ограничение срока действии И-УСЗ-88.

Виды предохранительных клапанов с регулировкой давления для системы отопления

Чтобы система отопления в доме работала корректно, не выходила из строя из-за перепадов температуры и скачков давления подачи теплоносителя, применяются различные устройства. Защититься от поломки основных и вспомогательных узлов системы поможет предохранительный клапан с регулировкой давления. Рассмотрим, какие дополнительные элементы обеспечивают бесперебойность системы, чем они различаются и для чего нужны.

Виды клапанов для системы отопления

Регулировочные и защитные устройства или клапаны системы отопления помогают изменять параметры теплоносителя, стабилизируют работу и автоматическую настройку всей системы. Различаются изделия по типу, зоне монтажа и функциональным особенностям.

Трехходовой клапан

трехходовой клапан

Требуется для поддержания тепловых параметров жидкости в системе отопления. По внешнему виду напоминает тройник из бронзы или латуни. Верх тройника дополнен регулировочной шайбой, под которой располагается чувствительный к перепадам температуры материал. Именно этот материал надавливает на рабочий шток, выдвинутый из корпуса. Применяется для обеспечения короткого контура в системе, а также при разделении теплоносителя на подачу ГВС и циркуляцию по приборам отопления.

Точка монтажа выбирается в зависимости от конструкции системы при выполнении следующих условий:

  1. До и после прибора устанавливаются манометры. Для устранения мусора перед устройством монтируется фильтр.
  2. Корпус не должен испытывать нагрузок, а для улучшенного регулирования перед прибором врезаются устройства, дросселирующие избыточное давление.
  3. Ставить клапан над приводом нельзя.
  4. Перед и после прибора должны пролегать прямые участки трубопровода.

Основная задача устройства – удерживать температурный режим жидкости на выходе путем смешивания горячего или холодного потока. Контролирует работу трехходового клапана наружный привод, обеспечивающий давление на шток при образовании неподходящих температурных изменений.

Обратный клапан

обратный клапан

Это устройство устанавливается в систему для запрета потока воды в обратную сторону. Элементы прибора обладают большим гидравлическим сопротивлением, поэтому обратный клапан для отопления не ставится в системах с естественной циркуляцией. Теплоноситель в системах самотечного типа поступает с малым давлением, поэтому тут пригодны гравитационные приборы с поворотной заслонкой, срабатывающие при показателях давления в 0,001 бар.

Принцип работы обратного клапана выстроен на способности пружинного механизма перекрывать затвор при изменениях параметров течения жидкости. Чтобы подобрать надежный прибор, следует учитывать показатели давления в теплосистеме. Изготавливаются изделия из стали, латуни, серого чугуна или нержавеющей стали. Различаются по типу запирающего устройства и бывают тарельчатыми, лепестковыми, шаровыми, двустворчатыми.

Самый популярный лепестковый обратный клапан для отопления. Это надежное устройство двустворчатого вида, которое при правильном течении воды открывает одну створку, при изменении течения, закрывается. Обладая большим гидравлическим сопротивлением, клапан не дает сбоев в работе. Монтаж показан только в системы с высоким давлением, точка установки выбирается с расчетом отсутствия других приборов, которые могут повлиять на работу изделия.

Важно! На обратном клапане есть стрелка, показывающая направление течения воды. Устанавливать прибор нужно так, чтобы вода текла по стрелке. Перед прибором ставится фильтр грубой очистки.

Термостатический клапан

термостатический клапан

Вентиль терморегуляции обеспечивает температурные показатели теплоносителя. При нагревании вентиля с термостатической головкой входное отверстие закрывается, снижается расход теплоносителя. Автоматическая регулировка объясняет постоянное движение и изменение положения изделия. Работа клапана сводится к ограничению уровня подачи теплоносителя на отдельную батарею, но не на всю систему.

Принцип работы выстроен на движении штока вентиля, который открывает и закрывает отверстие доступа теплоносителя в батарею. Достоинства прибора в автоматической регулировке, способности отсекать радиатор при нагревании до определенных температур, что снижает расход топлива, однако при выборе изделия из некачественных материалов можно столкнуться с заеданием штока, придется менять термостатический элемент.

Устанавливаются клапаны на входе трубопровода в радиатор, различаются по форме и типу подводки к системе теплоснабжения:

  • угловые применяются при подводке с пола;
  • прямые нужны для соединения трубы и батареи относительно поверхности стены;
  • осевые пригодятся для соединения труб, выступающих из стены.

Если подключение боковое, то требуются специальные клапаны для данного типа подключения с термостатическими головками и клапанами. А вот радиаторы нижнего подключения уже оборудуются вкладышами нужного вида.

Клапан регулировки давления

клапан регулировки давления

Перепады давления в теплосистеме могут вывести из строя даже самое качественное оборудование, поэтому регулировочный клапан на отопление ставится в обязательном порядке. Прибор предназначен для контроля параметров давления и обеспечении нормального тока носителя. Сниженное давление приведет к тому, что теплоноситель не попадет в радиаторы, а повышенное увеличит расход топлива.

Принцип работы заключается в выравнивании усилий. Подбирается прибор в зависимости от вида давления – статистический снижает высокие параметры, а динамический повышает низкие показатели. Пропускная способность – основной показатель выбора прибора, это свойство обеспечивает пропуск необходимого объема теплоносителя для поддержания оптимального показателя давления в сети.

Читайте так же:
Регулировка давления форсунок tdi

Монтируется регулировочный клапан на отопление в точку установки байпаса. При изменении уровня давления шток смещается, высвобождая поток или прикрывая напор теплоносителя. Изделие изготавливается из латуни, бронзы, качественный прибор выдерживает давление в 20 бар. Простое и надежное устройство не имеет недостатков, быстро монтируется и при отсутствии механических воздействий служит более 50 лет.

Перепускной клапан

перепускной клапан

Применяется для сброса рабочей среды в обратку при значительном повышении параметров давления в системе отопления. Перепускной клапан нужен для стабильной разности температур в трубопроводе подачи и обратного тока. Нарушения режима происходят из-за неправильно выставленной температуры нагрева. Если достигнут максимальный показатель, подача теплоносителя уменьшается, давление увеличивается и в работу включается перепускной клапан, снижая нагрузку на насос, повышая температурные показатели в обратке.

Установка показана рядом с нерегулируемым насосом, в перемычки стояков. Область применения клапанов широка, особенно важно монтировать изделие при использовании нагревательного котла – это оборудование, которое считается взрывоопасным.

Чтобы снизить риск возникновения взрыва, используется подрывной клапан для котла. Для котла электрического, газового, твердотопливного подходят самые простые подрывные устройства, которые срабатывают при малейшем повышении давления, например, из-за закипания воды.

Устанавливается прибор максимально близко к котлу на подающий трубопровод. Клапан представляет собой латунный корпус с пружиной и мембраной, закрывающей проход наружу, – простота конструкции обеспечивает корректность и бесперебойность работы.

Важно! Выбирая подрывной перепускной предохранительный клапан, следует знать, что полное открытие возможно при повышении параметров давления в 10% над рабочим значением, а закрытие осуществляется при понижении показателей на 20% от рабочего давления.

Специалисты советуют покупать изделие с характеристиками срабатывания – рабочее давление плюс 20-30%.

Предохранительный клапан

предохранительный клапан

Устройство применяется для устранения повышенного давления в системе отопления, наступающего вследствие увеличения температуры жидкости и большого образования пара. Как только уровень давления превышает показанные нормы, в работу включается клапан предохранительный для котла и выпускает пар наружу.

Конструкция состоит из седла, затвора и задатчика силового воздействия. Простота устройства гарантирует надежность работы и возможность комбинирования с другими блоками безопасности. Выбирая сбросной предохранительный клапан системы отопления, следует обращать внимание на силу сжатия пружины, которая зависит от определенного давления для сработки клапана.

Некоторые устройства выпускаются с заданными автоматическими параметрами, а есть модели, которые необходимо настраивать под определенный котел отопления в период запуска системы. В этом случае в расчет принимаются нормальный показатель давления котла и предельно допустимые значения – по данному диапазону и регулируется предохранительное устройство.

Установка предохранительного клапана в системе отопления выполняется рядом с котлом на подающем трубопроводе. Расстояние от выходного патрубка котла до защитного устройства должно быть не менее 20 см и не более 30 см.

Балансировочный клапан

балансировочный клапан

От этого защитного устройства зависит степень проходимости теплоносителя. Чем больше давление в системе, тем больше потребляется воды, возрастает расход топлива и увеличивается нагрузка. А чтобы стабилизировать систему устанавливается балансировочное устройство вентильного типа, которое обеспечивает беспрерывную работу системы. Ручные клапаны монтируются в паре с запорными на стояки. Используется изделие механической регулировки как диафрагма, подходит для перекрывания подачи потока теплоносителя.

Производители предлагают автоматические балансировочные вентили, которые быстро изменяют настройки теплосистемы в автоматическом режиме. Применяются автоматические изделия также в паре с запорными клапанами, которые устанавливаются в трубу подачи, а балансировочный вентиль – в трубопровод обратного тока, отвечающий за перепады давления.

На заметку! Балансовые вентили дают возможность делить сеть на зоны с учетом разброса параметров давления и запускать участки теплосистемы в работу поочередно, снижая расход топлива.

Клапаны предохранительные, редукционные, разгрузки и подпора

Один и тот же клапан может служить нескольким целям в зависимости от своего расположения в гидросхеме, а также от расположения выхода и входа пилотной линии, схемы реализации слива утечек (дренажа) — зависимой или независимой.

Предохранительные клапаны (1)

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны, как показано на рисунке выше (a, b, c), ограничивают максимальное давление в системе. Предохранительные клапаны — это нормально закрытые клапаны, которые воспринимают давление перед клапаном. Когда давление достигает установки (уставки или отсечки) клапана, клапан открывается для того, чтобы сбросить излишки жидкости (давления) к резервуар (гидробак). На рисунке выше (a) показан клапан прямого действия. Пунктирная пилотная линия указывает на то, что давление «снимается» непосредственно перед клапаном и запорный элемент клапана, непосредственно, воспринимает давление подаваемое на него. Пружинная полость клапана напрямую соединена со вторичным портом, хотя данная функция не отображается текущими символами ISO 1219-1. Обратное давление в линии слива действует со стороны пружины и добавляет (приплюсовывает) к установленному давлению настройки своё давление. Это означает, например, что в случае давления в 10 бар в линии слива (давление подпора в линии слива), клапан откроется при давлении на 10 бар большем, чем было установлено, хотя перепад давлений через клапан не изменяется.

На рисунке выше (b) показан упрощенный символ предохранительного клапана с пилотным управлением или, по-другому, двухступенчатый клапан, а на рисунке (c) показан детализированный символ для двухступенчатого предохранительного клапана. Благодаря своей конструкции пилот предохранительного клапана может быть удалён и находиться в кабине оператора.

После неурегулированного гидронасоса обязательно должен быть установлен предохранительный клапан.

Несмотря на то, что регулируемые гидронасосы имеют компенсаторы по давлению, после них в гидроцепи желательно также устанавливать предохранительный клапан. Клапаны, стоящие после гидронасоса, обычно называются главными клапанами и защищают всю гидросистему. Также для защиты отдельных узлов (гидромоторов, гидроцилиндров) предохранительные клапаны могут устанавливаться в ответвлениях гидроцепи.

На рисунке выше (d) показан нормально открытый редукционный клапан, который используются для ограничения максимального давления приводов в ответвлениях гидролинии. Эти клапаны контролируют давление за счёт контроля давления на вторичном выходе клапана. Данная функция показывается пунктирной пилотной линией на выходе клапана. Так как давление определяется как сопротивление потоку, то регулируя расход масла (РГЖ) через клапан возможно изменять перепад давления на клапане, тем самым регулируя вторичное давление. Так как клапан «снимает» давление непосредственно на выходе, то данный клапан априори является клапаном с внешним дренажом.

На рисунке выше (е) показан символ редукционного клапана, который, помимо давления, понижает поток масла через клапан.

Клапаны разгрузки используются с насосами постоянного объёма или в линии аккумулятора для сохранения энергии привода. Некоторые производители изготавливают клапаны с внешней разгрузкой — такой клапан показан на рисунке выше (f). В данных клапанах разгрузка осуществляется по команде пилотного давления из другой гидролинии или гидролинии оператора.

Читайте так же:
Регулировка клапанов ducati monster

На данной гидросхеме ограничение давления происходит как от внешнего, так и от внутреннего пилотного давления. При увеличении любого пилотного давления сверх показания установленного — происходит открытие клапана:

Предохранительный клапан в гидроцепи

На рисунке ниже показана типичная гидросхема с насосами высокого давления (малого объёма) и низкого давления (большого объёма). Разгрузка насоса низкого давления происходит от пилотного давления, подаваемого после обратного клапана. Для защиты линии высокого давления после закрытия обратного клапана, за насосом высокого давления устанавливается предохранительный клапан.

Предохранительный клапан в гидроцепи

В данной гидросхеме клапаны S1 и S2 являются клапанами последовательности:

Предохранительный клапан в гидроцепи

В начале цикла происходит подъём бура и только после достижения давления уставки клапана S2 происходит разжим струбцины — система приводится в исходное положение и теперь можно начинать рабочий цикл. При подаче напряжения на катушку произойдёт зажим струбцины и по достижению уставки давления клапана S1 начнется рабочий ход бура. Особенностью клапана последовательности является наличие независимого слива, так как со стороны слива действует противодавление, которое будет менять уставку давления при отсутствии независимого слива. Такие клапаны могут дополняться обратными клапанами для свободного движения масла в обратном направлении.

На рисунке ниже изображён клапан подпора:

Предохранительный клапан в гидроцепи

Цель клапана подпора — удержание штока гидроцилиндра от свободного падения под действием силы тяжести при опускании или в промежуточном положении. Клапан настраивается приблизительно на давление 10 бар и благодаря этому шток гидроцилиндра опускается равномерно, без рывков. Недостатком этого клапана является понижение КПД гидроцилиндра, так как требуется преодолевать дополнительное противодавление клапана в 10 бар. Для исправления этого недостатка некоторые производители выпускают клапаны подпора с внешней пилотной линией.

На гидросхеме ниже при опускании штока вниз клапан полностью открывается под воздействием внешнего пилотного давления:

Предохранительный клапан в гидроцепи

В случаях работы гидравлики с переменной нагрузкой, применение клапана подпора с внешней пилотной линией (клапана контрбаланса) однозначно необходимо. В случае, когда в гидроцилиндре создаётся «тянущая» нагрузка, имеется вероятность неравномерного опускания штока.

Такой режим работы, например, у стрелы автокрана, где нагрузка изменяется во время движения стрелы по вертикальной плоскости.

Клапаны контроля движения изготавливаются двух типов: тарельчатого и золотникового.

Преимуществом тарельчатого клапана перед золотниковым является меньшие внутренние утечки. В случае если большее время удержания нагрузки происходит на вытянутом штоке гидроцилиндра — должен применяться тарельчатый клапан.

Предохранительный клапан в гидроцепи

Подпорный клапан необходим для установки в линию гидромотора в качестве предупреждения неконтролируемой «раскрутки» гидромотора под воздействием веса груза. Когда подача насоса меньше скорости вращения гидромотора, то есть гидромотор раскручивается под собственным весом груза, торможение производится за счёт внутренней пилотной линии. Если вращение происходит за счёт нагнетания РГЖ насосом, внешняя пилотная линия приоткрывает клапан подпора, тем самым уменьшая сопротивление линии подпора. В случае применения реверсивного гидромотора в конструкции клапана подпора необходимо наличие обратного клапана. Так как клапан подпора из-из внутренних утечек не препятствует медленному вращению гидромотора, то в некоторых конструкциях гидромотора предусмотрен внутренний тормоз.

Предохранительный клапан в гидроцепи

Ещё одним видом клапана для удерживания нагрузи является гидрозамок. Клапан свободно пропускает масло в одном направлении и жёстко запирает поток в обратном направлении. Открытие клапана в обратную сторону происходит только под воздействием пилотного давления. В отличие от клапана подпора, гидрозамок не имеет внутренних утечек, благодаря чему не происходит «сползания» груза под нагрузкой.

Гидрозамки используют в случаях необходимости удерживания статической нагрузки, а клапаны подпора требуются при динамической нагрузке.

Видео стендовых испытаний гидроаппаратуры и гидронасосов



Регулировка давления на предохранительном клапане

ГОСТ12.2.085-82

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

Сосуды, работающие под давлением.

Клапаны предохранительные.

Требования безопасности.

Occupational safety standards system.

Vessels working under pressure. Safety valves.

Дата введения с 1983-07-01

до 1988-07-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 декабря 1982 г. № 5310

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 1985 г.

Настоящий стандарт распространяется на предохранительные клапаны, устанавливаемые на сосудах, работающих под давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см).

Расчет пропускной способности предохранительных клапанов приведен в обязательном приложении 1.

Пояснения терминов, используемых в настоящем стандарте, приведены в справочном приложении 8.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3085-81.

1. Общие требования

1.1. Пропускную способность предохранительных клапанов и их число следует выбирать так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее избыточное рабочее давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см) при избыточном рабочем давлении в сосуде до 0,3 МПа (3 кгс/см) включительно, на 15% — при избыточном рабочем давлении в сосуде до 6,0 МПа (60 кгс/кв.см) включительно и на 10% — при избыточном рабочем давлении в сосуде свыше 6,0 МПа (60 кгс/см).

1.2. Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению в сосуде или превышать его, но не более чем на 25%.

1.3. Увеличение превышения давлений над рабочим по пп. 1.1. и 1.2. должно учитываться при расчете на прочность по ГОСТ 14249-80.

1.4. Конструкцию и материал элементов предохранительных клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и рабочих параметров среды.

1.5. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны соответствовать "Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденным Госгортехнадзором СССР.

1.6. Все предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть защищены от произвольного изменения их регулировки.

1.7. Предохранительные клапаны следует размещать в местах, доступных для осмотра.

1.8. На стационарно установленных сосудах, у которых по условиям эксплуатации возникает необходимость отключения предохранительного клапана, необходимо устанавливать трехходовой переключающий вентиль или другие переключающие устройства между предохранительным клапаном и сосудом при условии, что при любом положении запорного элемента переключающего устройства с сосудом будут соединены оба или один из предохранительных клапанов. В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть рассчитан так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее рабочее на значение, указанное в п. 1.1.

1.9. Рабочую среду, выходящую из предохранительного клапана следует отводить в безопасное место.

1.10. При расчете пропускной способности клапана следует учитывать противодавление за клапаном.

1.11. При определении пропускной способности предохранительных клапанов следует учитывать сопротивление звукоглушителя. Установка его не должна нарушать нормальную работу предохранительных клапанов.

1.12. На участке между предохранительным клапаном и звукоглушителем должен быть установлен штуцер для установки прибора для измерения давления.

2. Требования к предохранительным

клапанам прямого действия

2.1. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны необходимо устанавливать на стационарных сосудах.

2.2. Конструкцией грузового и пружинного клапана должно быть предусмотрено устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы сосуда. Возможность принудительного открывания должна быть обеспечена при давлении, равном 80% открывания. Допускается устанавливать предохранительные клапаны без приспособлений для принудительного открывания, если оно недопустимо по свойствам среды (ядовитая, взрывоопасная и т.д.) или по условиям технологического процесса. В этом случае проверку предохранительных клапанов следует проводить периодически в сроки, установленные технологическим регламентом, но не реже раза в 6 мес при условии исключения возможности примерзания, прикипания полимеризации или забивания клапана рабочей средой.

Читайте так же:
Болгарка бош 115 с регулировкой оборотов

2.3. Пружины предохранительных клапанов должны быть защищены от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное воздействие на материал пружины. При полном открывании клапана должна быть исключена возможность взаимного соприкасания витков пружины.

2.4. Массу груза и длину рычага рычажно-грузового предохранительного клапана следует выбирать так, чтобы груз находился на конце рычага. Отношение плеч рычага не должно превышать 10:1. При применении груза с подвеской его соединение должно быть неразъемным. Масса груза не должна превышать 60 кг и должна быть указана (выбита или отлита) на поверхности груза.

2.5. В корпусе предохранительного клапана и в подводящих и отводящих трубопроводах должна быть предусмотрена возможность удаления конденсата из мест его скопления.

3.Требования к предохранительным клапанам,

управляемым с помощью вспомогательных устройств

3.1. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть сконструированы так, чтобы при отказе любого управляющего или регулирующего органа, или при прекращении подачи энергии была сохранена функция защиты сосуда от превышения давления путем дублирования, или иных мер. Конструкция клапанов должна удовлетворять требованиям пп. 2.3 и 2.5.

3.2. Конструкцией предохранительного клапана должна быть предусмотрена возможность управления им вручную или дистанционно.

3.3. Предохранительные клапаны, приводимые в действие с помощью электроэнергии, должны быть снабжены двумя независимыми друг от друга источниками питания. В электрических схемах, где отключение вспомогательной энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания.

3.4. Конструкция предохранительного клапана должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании.

3.5. Если органом управления является импульсный клапан, то диаметр условного прохода этого клапана должен быть не менее 15 мм. Внутренний диаметр импульсных линий (подводящих и отводящих) должен быть не менее 20 мм и не менее диаметра выходного штуцера импульсного клапана. Импульсные линии и линии управления должны обеспечивать надежный отвод конденсата. Устанавливать запорные органы на этих линиях запрещается. Допускается устанавливать переключающее устройство, если при любом положении этого устройства импульсная линия будет оставаться открытой.

3.6. Рабочая среда, применяемая для управления предохранительными клапанами, не должна подвергаться замерзанию, коксованию, полимеризации и оказывать коррозионного воздействия на металл.

3.7. Конструкция клапана должна обеспечивать его закрывание при давлении не менее 95% .

3.8. При использовании для вспомогательных устройств внешнего источника энергии предохранительный клапан должен быть снабжен не менее чем двумя независимо действующими цепями управления, которые должны быть сконструированы так, чтобы при отказе одной из цепей управления другая цепь обеспечивала надежную работу предохранительного клапана.

4. Требования к подводящим и отводящим трубопроводам

предохранительных клапанов

4.1. Предохранительные клапаны должны устанавливаться на патрубках или присоединительных трубопроводах. При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных клапанов площадь поперечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем. При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать значение их сопротивления.

4.2. В трубопроводах предохранительных клапанов должна быть обеспечена необходимая компенсация температурных удлинений. Крепление корпуса и трубопроводов предохранительных клапанов должно быть рассчитано с учетом статических нагрузок и динамических усилий, возникающих при срабатывании предохранительного клапана.

4.3. Подводящие трубопроводы должны быть выполнены с уклоном по всей длине в сторону сосуда. В подводящих трубопроводах следует исключать резкие изменения температуры стенки (тепловые удары) при срабатывании предохранительного клапана.

4.4. Внутренний диаметр подводящего трубопровода должен быть не менее максимального внутреннего диаметра подводящего патрубка предохранительного клапана, который определяет пропускную способность клапана.

4.5. Внутренний диаметр подводящего трубопровода следует рассчитывать исходя из максимальной пропускной способности предохранительного клапана. Падение давления в подводящем трубопроводе не должно превышать 3% предохранительного клапана.

4.6. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть не менее наибольшего внутреннего диаметра выходного патрубка предохранительного клапана.

4.7. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть рассчитан так, чтобы при расходе, равном максимальной пропускной способности предохранительного клапана, противодавление в его выходном патрубке не превышало максимального противодавления.

Расчет пропускной способности

Пропускную способность предохранительного клапана в кг/ч следует рассчитывать по формулам:

для водяного пара — для давления в МПа,

— для давления в кгс/см;

для газа — для давления в МПа,

— для давления в кгс/см;

для жидкостей — для давления в МПа,

— для давления в кгс/см,

где — максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, МПа (кгс/см );

-максимальное избыточное давление за предохранительным клапаном, МПа (кгс/см);

— удельный объем пара перед клапаном при параметрах и , м/кг;

— плотность реального газа перед клапаном при параметрах и , кг/м, определяют по таблицам или диаграммам состояния реального газа или подсчитывают по формуле

— для давления в МПа ( в Дж/кг, град).

— для давления в кгс/см( в кг·м /кг·град);

— газовая постоянная; выбирают по справочному приложению 5;

— коэффициент сжимаемости реального газа выбирают по справочному приложению 7; для идеального газа =1;

— температура среды перед клапаном при давлении , °C;

— площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм;

— коэффициент расхода, соответствующий площади , для газообразных сред;

— коэффициент расхода, соответствующий площади , для жидких сред;

— плотность жидкости перед клапаном при параметрах и , кг/м;

— коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед предохранительным устройством выбирают по справочному приложению 2 для насыщенного пара и по справочному приложению 3 — для перегретого пара или подсчитывают по формуле

— для давления в МПа,

— для давления в кгс/см;

— коэффициент, учитывающий соотношения давлений перед и за предохранительным клапаном, выбирают по справочному приложению 4 в зависимости от и ; коэффициент =1 при ,

— для давления в МПа,

— для давления в кгс/см,

— критическое отношение давлений выбирают по справочному приложению 5 или подсчитывают по формуле

— коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газов, при рабочих параметрах выбирают по справочным приложениям 5 и 6 или подсчитывают по формулам:

для давления в МПа или

для давления в кгс/см.

Коэффициенты расхода предохранительных клапанов для газообразных сред ( ) или ( ) жидких сред должны быть указаны в паспорте предохранительного клапана.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector