Предохранительные клапаны

Принцип действия и конструкция предохранительных клапанов прямого и непрямого действия. Седельные, золотниковые клапаны. Давление настройки клапана.

Принцип работы предохранительного клапана

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.

Для чего предназначен предохранительный клапан?

Предохранительный клапан — это вид трубопроводной арматуры, осуществляющий автоматический выпуск избыточной среды при повышении давления в системе. Принцип его действия прост — в момент нарастания напора пружинный механизм сжимается и отодвигает затвор. Когда показатели опускаются до номинальных значений, конструкция возвращается в исходное положение и сброс веществ прекращается.

Предохранительный клапан: фото

Фотография предохранительного клапана

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.

Принцип действия клапанов - фотография 3

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.

Классификация предохранительных клапанов - фото 4

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

Классификация оборудования

Существуют следующие виды предохранительных клапанов:

  1. Клапан пружинный.
  2. Клапан мембранный.
  3. Клапан обратный.

Предохранительный клапан пружинного типа является наиболее распространенным. Особенно часто применяется в системах при отоплении и горячем водоснабжении. Его основными преимуществами являются сравнительно простая конструкция и легкое регулирование.

Двухпозиционные агрегаты, клапаны прямого и непрямого действия – это разновидности оборудования пружинных предохранительных клапанов.

Существуют механизмы рычажного типа, которые тоже защищают систему от чрезмерно повышенного давления. Они состоят из золотника и груза. Так же в них есть рычаг. Эти устройства очень громоздкие. Поэтому применяются на трубах с диаметром более 50 сантиметров.

Предохранительные клапаны мембранного типа имеют в своей конструкции мембрану. Это ее основной элемент. Принцип действия состоит в разрыве мембраны. Разрыв происходит при повышении напора до критического уровня.

предохранительный клапан схема

Такие клапаны герметичные, простые в изготовлении. И отличаются быстротой срабатывания. Но они требуют смены мембраны после каждого срабатывания. По этой причине рядом с мембранным клапаном всегда ставят пружинное устройство. Мембранные предохранительные клапаны бывают двух видов:

  • с разрывной мембраной
  • с хлопающей мембраной

Первый тип применяется в жидкостях и газообразных средах. Мембрана имеет форму купола, и бывает плоская форма мембраны. С изменением силы давления мембрана разрывается.

Второй вид мембранного клапана используется в рабочих средах с газообразным состоянием. При изготовлении мембраны используют специальную ткань из каучука. Вверху и внизу такой мембраны предусмотрены ножи.

Если давление повышается или понижается до определенных пределов, мембрана только выгибается. А если давление изменяется до критической отметки, мембрана касается ножей, и разрезается. Или, при недостаточном давлении, происходит пополнение запасов пара от дополнительной емкости. Таким образом происходит защита труб от перепадов давления при помощи мембранного предохранительного клапана.

Обратный предохранительный клапан устанавливается при использовании водонагревательного оборудования. Он необходим для предотвращения повышения рабочего давления внутри нагревательных приборов.

обратный клапан предохранительный

При определенных условиях в системах отопления и водоснабжения жидкость может начать течь в обратном направлении. Довольно частый пример – это когда горячая вода передавливает холодную или наоборот. Для таких случаев необходим обратный предохранительный клапан.

Маркировка устройств

Предохранительные клапаны подлежат обязательной маркировке. На корпус предохранительного клапана наносятся:

  • обозначение изделия
  • стрелка, которая указывает направление потока среды
  • значение номинального давления
  • значение номинального диаметра клапана
  • заводской номер клапана
  • дата изготовления

Маркировочную табличку прикрепляют, как правило, к крышке клапана или к наружной поверхности выходного фланца

Как работает клапан предохранительный ТКЗ

Принцип работы предохранительных клапанов

Пружинные предохранительные клапаны являются полноподъёмными прямого действия.

Полноподъёмность обеспечивается за счет динамического воздействия энергии струи пара на демпферную втулку (12). Выходной проход клапана в рабочем состоянии закрыт тарелкой (4) силой сжатия пружины (3), несколько большим чем давление среды на тарелку снизу.

При повышение давления среды под тарелкой выше отрегулированного на клапане, тарелка начинает подниматься. Вытекающая среда воздействует на демпферную втулку вызывает резкий подъём тарелки на высоту 0,25d.

Демпферная втулка выходит наружу и для предохранения от вывинчивания крепится к штоку (5) специальным стопорным винтом (13).

С целью недопущения самовольного изменения величины затяга пружины (4) предусмотрен защитный колпак, закрывающий нажимную втулку (9) и конец рычага (10).

Для ручного опробования клапанов находящихся под давлением предусмотрен рычаг (10).

Общие характеристики
Ду, мм

Dn50

Ру, кгс/см²

Pn64

Ру, МПа

6.4

Тип клапана

предохранительный

Управление клапана

С ручным подрывом

Принцип действия

подъемный, угловой

Класс герметичности

A

Нагрузка на золотник

пружинный

Высота подъема золотника

полноподъемный

Габариты
Длина, L, мм

175

Высота, H, мм

550

Материал изготовления
Материал корпуса

ст.20

Уплотнительные поверхность

ЦН-6Л

Присоединение
Ду входного фланца, мм

50

Ду выходного фланца, мм

100

Монтаж

вертикально

Ру входного фланца, кгс/см²

6,4 (64)

Ру выходного фланца, кгс/см²

1,6

Присоединение к трубопроводу

фланцевое

Температура
Температура окружающей среды, °С

от -40 до +40°С

Температура рабочей среды, °С

до +425°С

Настройки клапана
Настройка пружины

18-25, 35-45, 7-15

Модель 1

35-35

Модель 2

18-25

Модель 3

7-15

Характеристики товара
Рабочая среда клапана

Сбросной клапан для пара

Наработка на отказ, циклов

200

Давление начало открывание

Т-31МС-1-4,9/49 МПа, кгс/см², Т-31МС-2-3,3/33 МПа, кгс/см², Т-31МС-3-1,8/18 МПа, кгс/см²

Климатическое исполнение

У, УХЛ, ХЛ

Площадь сечения седла, см2

18.086

Применяемость к котлам

ДКВр-10-13, ДКВр-10-23, ДКВр-10-39, ДКВр-6,5-23

Общие характеристики
Ду, мм

Dn50

Ру, кгс/см²

Pn64

Ру, МПа

6.4

Тип клапана

предохранительный

Управление клапана

С ручным подрывом

Принцип действия

подъемный, угловой

Класс герметичности

A

Нагрузка на золотник

пружинный

Высота подъема золотника

полноподъемный

Габариты
Длина, L, мм

237

Высота, H, мм

680

Материал изготовления
Материал корпуса

ст.20

Уплотнительные поверхность

ЦН-6Л

Присоединение
Ду входного фланца, мм

50

Ду выходного фланца, мм

100

Монтаж

вертикально

Ру входного фланца, кгс/см²

10

Ру выходного фланца, кгс/см²

1,6

Присоединение к трубопроводу

фланцевое

Температура
Температура окружающей среды, °С

от -40 до +40°С

Температура рабочей среды, °С

до +425°С

Настройки клапана
Характеристики товара
Рабочая среда клапана

Сбросной клапан для пара

Наработка на отказ, циклов

200

Давление начало открывание

Т-131МС-4,95/49,5 МПа, кгс/см²

Климатическое исполнение

У, УХЛ, ХЛ

Площадь сечения, см²

18,086

Применяемость к котлам

ДКВр-10-13, ДКВр-10-23, ДКВр-10-39, ДКВр-6,5-23

Общие характеристики
Ду, мм

Dn80

Ру, кгс/см²

Pn64

Ру, МПа

6.4

Тип клапана

предохранительный

Управление клапана

С ручным подрывом

Принцип действия

подъемный, угловой

Класс герметичности

A

Нагрузка на золотник

пружинный

Высота подъема золотника

полноподъемный

Габариты
Длина, L, мм

325

Высота, H, мм

740

Материал изготовления
Материал корпуса

ст.20

Уплотнительные поверхность

ЦН-6Л

Присоединение
Ду входного фланца, мм

80

Ду выходного фланца, мм

150

Монтаж

вертикально

Ру входного фланца, кгс/см²

6,4 (64)

Ру выходного фланца, кгс/см²

1,6

Присоединение к трубопроводу

фланцевое

Температура
Температура окружающей среды, °С

от -40 до +40°С

Температура рабочей среды, °С

до +425°С

Настройки клапана
Настройка пружины

18-25, 35-45, 7-15

Модель 1

35-35

Модель 2

18-25

Модель 3

7-15

Характеристики товара
Рабочая среда клапана

Сбросной клапан для пара

Наработка на отказ, циклов

200

Давление начало открывание

Т-32МС-1-4,95/49,5 МПа, кгс/см², Т-32МС-2-3,3/33 МПа, кгс/см², Т-32МС-3-3,3/33 МПа, кгс/см²

Климатическое исполнение

У, УХЛ, ХЛ

Площадь сечения, см²

30,175

Применяемость к котлам

ДКВр-20-13, ДКВр-20-23, КЕВ-2,5-14

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.

Правила и стандарты - изображение 7

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.

Установка предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны после установки должны быть доступны для обслуживания. Клапаны закрытого типа монтируются внутри помещений; открытого типа-на воздухе вне помещений.

При установке предохранительных клапанов следует обращать внимание на то, чтобы они непосредственно сообщались с паром в защищаемом сосуде. Если это невозможно, установку следует производить на трубопроводе или специальном отводе в максимальном приближении к сосуду. Монтаж дополнительных приспособлений между сосудом и клапаном запрещен.

Когда давление сбрасывается в атмосферу, клапаны устанавливаются на высоте 6-30 метров над землей и не менее трех метров над уровнем зданий.

Предохранительные клапаны, как правило, устанавливаются в вертикальном положении. При этом нижний фланец клапана присоединяется к защищаемому оборудованию. А боковой выходной-к газоотводящей линии.

Предохранительные клапаны устанавливаются в соответствии со схемами установки. В схемах указывается число клапанов, их сечение, тип или марка изделия. Чаще всего клапаны монтируются в верхней точки системы отопления (кроме обратного).

При установке нужно следить, чтобы диаметр штуцера аппарата не был меньше диаметра приемного патрубка клапана. При установке системы аппаратов без запорной арматуры разрешается установка одного клапана на всю группу устройств.

Если в процессе эксплуатации сантехнического оборудования предусматривается остановка всех устройств в системе на долгое время, необходима установка двух клапанов. Каждый из них должен быть с пропускной способностью, достаточной для всей системы.  А переключатель должен быть настроен на отключение обоих клапанов не совместно, а поочередно.

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.

  • Предохранительные клапаны непрямого действия
  • Характеристика клапана непрямого действия

Предохранительные клапаны обычно устанавливаются в напорную линию параллельно. В случае достижения давления настройки предохранительный клапан открывается и пропуская поток (или часть потока) из напорной линии в сливную.

Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапана седельного типа.

Выбор аварийной арматуры - фотография 8

Основными элементами предохранительного клапана являются:

  1. корпус;
  2. пружина;
  3. запорно-регулирующий элемент;
  4. седло.

В исходом состоянии усилие Fпр пружины 2 прижимает запорно-регулирующий элемент (конус) 3 к седлу 4. Напорная линия отделена от сливной.

В случае если сила Fг давления потока на запорно-регулирующий элемент превысит силу Fпр, конус сместится вверх, пропуская поток из напорной линии в сливную.

При отсутствии давления в линии слива величина усилия Fг определяется по формуле:

Fг=Рн×А

Где А – площадь уплотняемой поверхности.

Регулировка давления настройки предохранительного клапана осуществляется путем изменения предварительного поджатия пружины.

Преимущества использования

Предохранительные клапаны применяются для нормализации давления в системе и широко распространены в разных областях промышленности. К их достоинствам можно отнести:

  • Длительный срок службы.
  • Простота конструкции, подсоединения к трубопроводной системе, эксплуатации.
  • Большой выбор рабочих параметров.
  • Множество конструктивных вариаций и исполнений для различных рабочих сред, в том числе — агрессивных.
  • Использование в разных климатических условиях.
  • Возможность установки в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от типа конструкции.

При выборе предохранительного клапана необходимо вычислить предельно допустимые показатели давления. Для этого нужно знать производительность насосного оборудования, объем и рабочую температуру транспортируемой среды, скорость срабатывания. Также выбирается место и метод монтажа на трубопроводе.

Условия эксплуатации клапанов

После проверки и ревизии клапаны настраиваются и проходят необходимую регулировку на заданное давление. Затем прибор пломбируют. Установка без пломбы категорически запрещена. Все предохранительные клапаны имеют технологический паспорт или «карточки эксплуатации».

Срок эксплуатации предохранительный клапанов напрямую зависит от правильной эксплуатации и обслуживания. Часто в процессе эксплуатации возникают различные дефекты.

Среди них такие распространенные дефекты:

  • утечка
  • пульсация
  • задиры

Утечка характеризуется пропуском рабочей среды. Возникает при повреждении уплотнителей и попадании на них посторонних предметов. А так же при деформации пружины. Устраняется продувкой, притиркой, заменой пружины, правильным монтажом или новой регулировкой клапана.

Пульсация-слишком частое открытие/закрытие.  Возникает при суженом сечении или большой пропускной способности. Устраняется проблема правильным подбором необходимых параметров.

Задиры во время эксплуатации возникают в результате перекосов при сборке. Устраняются при помощи механической обработки и дальнейшей правильной сборкой.

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.

Условия хранения

Место хранения приборов должно находиться в сухом закрытом помещении. Приборы располагаются в вертикальном положении на специальных подкладках. Их помещают в ящики или стеллажи, которые обеспечивают вертикальное расположение.

При этом все детали должны быть смазаны и завернуты в промасленную бумагу.

Штуцеры в режиме хранения должны быть в плотно закрытом состоянии.

Читайте так же:

Принцип работы предохранительного клапана водонагревателя

Устройство клапана - фотография 14

При эксплуатации водонагревателя могут возникнуть аварийные ситуации – вследствие неправильного подключения системы, или технического брака. Для обеспечения надежности работы в систему вставляется предохранительный клапан. Он гарантирует надежную эксплуатацию бойлера и защиту от повреждения в случае внезапного изменения давления при сбое в работе.

Принцип работы - фотография 15

Предохранительный клапана состоит из двух элементов: в прямом корпусе расположен обратный, а в его перпендикулярной части предохранительное устройство. Вода поступает в водонагреватель через обратный клапан.

В случае аварийного повышения давления внутри водонагревателя, излишки воды сбрасываются через штуцер в сливную магистраль. Сбоку предусмотрена рукоятка для выпуска воды в ручном режиме.

Устройство обратного клапана

Обратный клапан для водонагревателя служит для предотвращения утечки воды из бойлера, в случае если давлении в водопроводе падает или воду совсем отключают. При первичном заполнении емкости резервуара напор воды открывает пружину запорного элемента, и вода поступает в корпус. При наполнении давление внутри бойлера растет, и как только сравняется с водопроводным, тарельчатый запорный элемент перекрывает доступ воды из водопровода. После этого тэны производят нагрев воды до заданной температуры. Как только откроете кран горячей на раковине или в душе, давление внутри бойлера упадет и вода снова начнет поступать в бойлер.

Герметичность обратного гидроклапана имеет важное значение для обеспечения безопасности эксплуатации водонагревателя. В жилых домах нередки случаи, когда давление в сети падает или прекращается подача воды. При неисправности вода может вытечь из корпуса водонагревателя и тэны будет нагревать воздух внутри.

Классификация оборудования - изображение 16

Если в водонагревателе не предусмотрена автоматика отключающая тэны при сухом нагреве, то это приведет к перегоранию и выходу из строя дорогостоящего оборудования. Особенно это опасно, если в этот момент начнется подача вода, которая попадая на раскаленные тэны, вызовет интенсивное парообразование, что может привести даже к взрыву.

Устройство предохранительной части

Когда мы включаем нагрев воды, то с ростом температуры растет и давление в бойлере. Как только давление превысит значение регулировки пружины в вертикальном ответвлении, клапан откроется и произойдет сброс избыточной воды через штуцер в сливную магистраль. Таким образом предохранительный клапан для водонагревателя, принцип работы которого основан на поддержании нормального давления, обеспечивает безопасное пользование устройством в домашних условиях.

Предохранительный клапан поставляется в комплекте вместе с бойлером. Параметры пружины отрегулированы на расчетное давление при котором происходит работа бройлера. Самостоятельно производить разборку и регулировку пружины категорически воспрещается.

Установка предохранительных клапанов - фотография 17

Вы не сможете точно установить параметры, и ваш гидроклапан будет срабатывать или при малом давлении, или при большем, чем то, на которое рассчитана прочность корпуса. Если в первом случае особой опасности нет, просто сброс воды будет происходить раньше, чем она нагреется до заданной температуры.

Ну а во втором случае превышение давления может вызвать серьезные последствия.

Давление внутри сосуда может подняться до критического 5-6 атмосфер, происходит огромное накопление пара и взрыв.

Для перекрытия подачи воды запорный кран можно устанавливать непосредственно перед предохранительным клапаном для водонагревателя. Для сброса воды используют прозрачную пластиковую трубку, которую крепят к штуцеру с помощью хомута. Другой конец трубочки направляют в канализационную систему. Можно конечно поставить ведро для сбора воды, но этой емкости хватит лишь для сбора жидкости при подкапывании. При аварийном сбросе этой емкости может не хватить.

Подсоединение трубопровода от водопровода к предохранительному устройству можно производить гибким армированным шлангом, или с помощью полипропиленовых труб. Поскольку давление в водопроводной сети может без всякой причины повышаться, то можно установить редуктор, ограничивающий колебания напора воды.

Условия эксплуатации клапанов - фотография 18

Неплохо также установить в систему фильтр для очистки воды от загрязнений. Грязь попадая в бойлер оседает на тэнах и снижает их нагревательную способность. При замене предохранительного клапана, или его ремонте необходимо полностью сливать воду из нагревателя.

Для таких случаев между гидроклапаном и входом в бойлер устанавливают тройник. К тройнику подсоединяется запорный кран и трубопровод, который сливает воду в канализацию. При работе бойлера кран закрыт, а когда надо слить воду, то кран открывают и вода сливается. Такое же устройство устанавливается и на выходе горячей воды. Для защиты от не санкционированного открытия крана, лучше снять рукоятку и хранить ее отдельно.

Условия хранения - изображение 19

Принцип работы на котле

Предохранительные устройства котлов

Безопасность эксплуатации и надежность котельных сооружений напрямую зависит от предохранительных устройств, которыми оборудован котел. Предохранительные устройства котлов выбрасывают лишнюю рабочую среду за пределы оборудования, тем самым снижая в отопительной системе давление.

Подрывной клапан

Регулировка предохранительного пружинного клапана

Малоинформативное видео, на котором виден процесс срабатывания подрывного клапана. Настройка давления, на котором будет срабатывать подрывной клапан. Давление выставляется по паспорту оборудования на которое будет установлен клапан. Водогрейный котел “ Ломакина“

Акт настройки

Акт настройки предохранительного клапана– обязательный документ. Его пишут на каждый клапан. Форму акта можно корректировать.

Если меняются условия регулировки устройства, то обязательно вносятся записи в документ. В акте нужно заполнять все пункты. Если нет отдельных данных, пишут: «Данные не требуются». В акте также указывается комиссия, которая принимает готовность устройства к работе. В конце документа являются обязательным подписи членов этой комиссии.

Источник

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...