Предохранительные клапаны: назначение, устройство, классификация и принципы работы

Содержание:

1. Назначение предохранительных клапанов
2. Устройство предохранительных клапанов
3. Классификация предохранительных клапанов
4. Принцип работы арматуры

Назначение предохранительных клапанов

Арматура устанавливается в трубопроводных системах и сосудах для предотвращения аварийных ситуаций. Она контролирует параметры давления с помощью специальных датчиков, нормализует их, сбрасывая рабочую среду в отводящий патрубок или в атмосферу.

Давление может повышаться из-за влияния внешних источников тепловой энергии, в случае сбоев подключенного оборудования, монтажных ошибок, механических повреждений трубопровода. Клапаны стабилизируют давление, защищают систему от разрушения.

Сфера применения клапанов:

• Замкнутые контуры отопительных систем, трубопроводов горячего водоснабжения, подключенных от автономных источников тепла.
• Системы отопления, подключенные по независимым схемам или оснащенные термоаккумулятором.
• Водогрейные и паровые котлы.
• Системы водоснабжения, оснащенные гидроаккумуляторами.

Регулируются предохранительные клапаны непосредственно после монтажа на трубопроводе с помощью специальной пружины, дополнительная подрегулировка в процессе эксплуатации не требуется.

Преимущества предохранительных клапанов:

• Простота эксплуатации, монтажа.
• Большой выбор габаритных размеров и типов арматуры для трубопроводных систем с разными техническими характеристиками.
• Монтаж возможен на горизонтальных и вертикальных участках трубы.
• Герметичность системы.
• Разные климатические исполнения.

К основным техническим характеристикам предохранительных клапанов относят давление начала открытия, полного открытия, закрытия, а также максимально допустимое давление в системе, устанавливаемое изготовителем оборудования. Давление полного открытия клапана должно быть меньше данного значения.

Еще один важный параметр — пропускная способность клапана. Она определяет объем рабочей среды, сбрасываемый арматурой. Также при выборе предохранительного клапана требуется учитывать номинальный диаметр отверстия трубы, тип присоединения и т. п.

Устройство предохранительных клапанов

Арматура отличается простой конструкцией. Она состоит из корпуса, изготовленного из стали, латуни или бронзы, оснащается специальным предохранительным механизмом (пружинным, рычажно-грузовым) и запорным элементом в виде золотника или тарелки.

Клапаны выпускаются с ручной регулировкой параметров давления, а также с заводскими установками. В первом случае потребитель самостоятельно задает настройки срабатывания арматуры с помощью регулировки пружины, во втором — производитель устанавливает параметры на заводе, защищая систему от перенастройки путем монтажа защитной крышки.

Пружины и седла предохранительных клапанов выпускаются из коррозионно-стойких материалов, герметичность системы обеспечивается сальниковым уплотнением, фторопластовыми или резиновыми прокладками.

Классификация предохранительных клапанов

Оборудование делится на несколько типов по принципу действия, способу подъема и высоты запирающего элемента, виду оказываемой механической нагрузки.

По принципу действия различаются клапаны прямого и обратного применения. Первые срабатывают напрямую, под действием рабочей среды. Вторые оснащаются специальными сигнальными датчиками, реагируют на сторонний источник давления или электросигнал.

По типу подъема предохранительные клапаны бывают двухпозиционными и с пропорциональным принципом действия. Последние открываются постепенно — при повышении давления в системе, подходят для несжимаемых сред. Преимущества конструкции:

• Отсутствие автоматических колебаний в системах с переменным аварийным расходом.
• Возможность плавного открытия на заданный уровень.
• Простота эксплуатации.

Двухпозиционные предохранительные клапаны сразу открываются на полный ход при переходе давления через максимально допустимую отметку. Они могут применяться в системах, транспортирующих сжимаемые среды. При использовании двухпозиционных клапанов с несжимаемыми жидкостями возможен гидроудар из-за резкого падения давления, моментального закрытия затвора после сброса рабочей среды.

По высоте подъема различают малоподъемные и полноподъемные модели. У первых высота подъема затвора составляет менее 0,05 диаметра седла. Они оснащаются пропорциональным механизмом открытия, не применяются на промышленных линиях. Полноподъемные устройства отличаются повышенной высотой подъема — равной или большей диаметра седла. Механизм действия — двухпозиционный. Такие клапаны могут монтироваться в системах со сжимаемыми средами.

По типу оказываемой нагрузки арматура делится на рычажно-грузовые, магнито-пружинные и пружинные.

• Пружинные клапаны — устройства, в которых пружина противодействует давлению рабочей среды. Положение пружины регулируется специальным винтом — это позволяет задать предельные значения давления.

Пружинные клапаны могут эксплуатироваться в разных условиях среды. Допускается оснащение ручной системой принудительного открытия для проверки работоспособности.

• Рычажные клапаны оснащаются специальным рычажно-грузовым механизмом, противодействующим давлению жидкости. Вес груза через рычаг передается золотнику до снижения давления до допустимого предела. Диапазон возможных давлений определяется длиной рычага и массой груза.

Рычажные модели не устанавливаются на передвижных объектах, монтируются в заданном положении относительно горизонта, широко применяются на промышленных предприятиях, отличаются надежностью, долговечностью.

• Магнито-пружинные клапаны имеют обратное действие, работают от соленоида. Электромагнит прижимает запорный орган к седлу при нормальном давлении среды, в случае скачка давления напряжение на катушке отключается, отжимая золотник для сброса среды.

Такие устройства отличаются надежностью, не требуют физического доступа к системе, могут регулироваться в пределах управляющей программы.

Принцип работы арматуры

Принцип действия предохранительных клапанов основывается на работе механизма, прижимающего золотник к седлу. Арматура находится в закрытом положении до тех пор, пока давление рабочей среды не превысит допустимое значение. Для закрытия клапана нужно снизить давление до отметки, равной 0,8-0,9 Py, где Py — нормальное давление в системе.

При монтаже оборудования нужно подготовить место сброса рабочей среды — вывод может производиться в окружающую среду или в отводящий трубопровод. Предохранительные клапаны используются преимущественно для жидких сред. Для установки на газопроводы требуется монтаж сигнального датчика о срабатывании арматуры.