Основные типы предохранительных клапанов и их применение


Назначение

В процессе нагревания воды в накопительном баке водогрейного оборудования, объём жидкости увеличивается примерно на 2-3%. В соответствии с законом термодинамики, при условии даже незначительного повышения температуры, замкнутая система характеризуется ростом давления.

Установленные в бойлерах терморегулирующие устройства и термостаты позволяют легко и эффективно контролировать температурный режим жидкости, но при выходе их из строя рост давления внутри системы становится критическим.

клапан для бойлера

Результатом лавинообразного повышения уровня давления является разрыв корпуса бойлера и взрыв водогрейного оборудования.

С целью предотвращения превышения допустимых пределов давления, устанавливается предохранительный клапан, способный сбрасывать часть жидкости наружу в критической ситуации.

Однако функциональное назначение предохранительного клапана сброса избыточного давления воды для водонагревателя в водогрейном оборудовании не ограничивается исключительно защитой бойлера, а также представлено:


  • предотвращением возврата нагретой жидкости из накопительного бака в водопроводную систему;
  • сглаживанием скачков водяного давления или так называемого гидроудара на входе в водонагревательное оборудование;
  • сбросом излишнего количества нагретой воды из бака в условиях критического повышения температурных показателей и уровня давления;
  • возможностью осуществлять слив жидкости из водонагревательного бака с целью выполнения профилактики и ремонтных мероприятий.

Отсутствие клапана не препятствует в экстренной ситуации оттоку нагретой воды из бойлера, поэтому оголившиеся ТЭНы в короткие сроки выгорают.

Предохранительный клапан не допустит обратного перелива воды в водовод, предотвратит скачки давление и гидравлический удар, а также позволит слить излишки жидкости с целью технического обслуживания.

Принцип работы

Предохранительный клапан представлен основной корпусной конструкцией и несколькими элементами, которые расположены в латунной или никелевой оболочке. Как правило, данное устройство имеет перевернутую Т-образную форму. На донной части водонагревательного бака фиксируется обратный клапан, предотвращающий вытекание воды под воздействием падения уровня давления в трубопроводе.

На перпендикулярном ответвлении располагается клапанное устройство, срабатывающее при повышении давления, а также отвечающее за слив избыточной жидкости сквозь штуцер. Правильно установленное устройство срабатывает поэтапно.


защита водонагревателя

При уровне давления в резервуаре ниже возникающего в трубопроводе, процесс наполнения вызывает отжим тарельчатой пластины в клапане под воздействием водяного напора.

Нормализация давления сопровождается закрытием пластины и ограничением протекания воды в систему. Режим активного нагрева характеризуется медленным повышением температурных показателей воды и увеличением давления, которое может достигнуть максимальных значений. В этом случае происходит активизация защитного механизма.

Периодическое стекание жидкости через штуцерный канал не должно вызывать опасений, так как свидетельствует о функционировании предохранительного клапана водогрейного бойлера в штатном режиме.

Разновидности

Предохранительное клапанное устройство, устанавливаемое на бытовом водогрейном оборудовании, чаще всего бывает представлено тремя основными группами:

защитное устройство на бойлере


  1. Защитные устройства для водонагревателей объёмом не более 50 л. в виде одноразовых клапанов. Особенностью является наличие неразборной конструкции, дешевизна и достаточно короткий срок эксплуатации. Однако, некоторыми очень известными производителями бойлеры комплектуются клапанами более высоких качественных характеристик.
  2. Устройства для водонагревателей объёмом не более 200 л., отличающиеся предохранительным клапаном на 7 Бар, обратным клапаном и запорном шаровым краном, а также специальной насадкой для подключения к канализационной системе.
  3. Устройство безопасности для водогрейного оборудования объёмом более 200 л представлено обязательными элементами в виде редуктора давления, крана, обратного и предохранительного клапана со сливным штуцером.

Полностью разборные защитные клапаны снабжаются специальными контрольными точками, которые облегчают диагностику и обслуживание водогрейного оборудования.

Очень многие американские производители устанавливают, как правило, на своё водогрейное оборудование клапанные устройства закрытого типа с отсутствием визуального контроля работы.

Выбор

Чаще всего все современные водогрейные приборы реализуются с уже установленной системой защиты в виде предохранительного клапана, обладающего определенными параметрами. При самостоятельном приобретении устройства следует обратить самое пристальное внимание на особенности резьбовой части, а также максимальные показатели рабочего давления.


клапан после установки

Каждый клапан рассчитан на определенный уровень давления, который обязательно указывается в техническом паспорте оборудования. Также необходимо принимать во внимание общий объем резервуара. Выпускаемые защитные системы могут иметь порог срабатывания от 6 до 10 Бар.

При неправильном выборе или ошибочной установке предохранительного клапана может наблюдаться постоянное вытекание жидкости или очень сильный перегрев водогрейного оборудования.

Установка

Самостоятельная установка устройства, как правило, не вызывает сложностей. Перед тем, как приступить к монтажу, необходимо отключить водогрейное оборудование от электрической сети и слить всю воду из бака, после чего выполнить установку, придерживаясь следующих несложных рекомендаций:

  • предохранительный элемент устанавливается на вход холодного водоснабжения в бойлер;
  • при установке необходимо применять уплотнительную ФУМ-ленту или традиционную паклю;
  • второй стороной предохранитель подсоединяется на систему холодного водоснабжения;
  • при наличии в водопроводной системе перепадов давления, перед клапаном устанавливается редуктор.

обратный клапан - схема установки

Для соединения дренажного патрубка с канализационной системой используется гибкий и прозрачный шланг. Следует отметить, что иногда специальный предохранительный клапан заменяется подрывным устройством, предназначенным для сброса жидкости в аварийном режиме.

Несмотря на схожесть функций, принцип работы таких устройств заметно отличается, поэтому рассчитывать на корректную работу такого устройства не стоит.

Запрещено монтировать устройства запорного типа на участке от входа в водогрейное оборудование до предохранительного клапана, а также удалять защитный элемент более чем на два метра от бойлерного бака.

Возможные поломки и причины

Существует несколько наиболее распространенных проблем, которые могут возникать в процессе эксплуатации предохранительного защитного клапана водогрейного оборудования:

  • При отключенном от сети бойлере и включенной подаче воды наблюдается вытекание жидкости из дренажного отверстия. Причина — поломка предохранительного элемента или повышенный уровень давления в водопроводной системе.
  • При включенном в сеть бойлере наблюдается минимальный водяной забор, длительный нагрев воды и постоянное вытекание жидкости из дренажного отверстия. Причина — неисправность предохранительного клапана.

Все поломки, связанные с предохранительным клапаном, как правило, сопровождаются частым вытеканием воды или полным отсутствием течения жидкости. И в том и в другом случае целесообразно выполнить замену устройства исправным защитным клапаном, настроенным на аналогичные показатели рабочего давления.

Очень важно обязательно присоединить на дренажный вывод устройства, гибкий и прозрачный шланг, позволяющий беспроблемно осуществлять визуальный контроль работоспособности предохранительного клапана, установленного на водогрейном оборудовании.

Корректная работа установленного на водонагревательное оборудование предохранительного клапана — гарантия сохранности имущества и собственной безопасности, поэтому при выборе и приобретении такого устройства обязательно нужно убедиться в полном соответствии рабочим параметрам и расчётной мощности, а также организовать грамотный монтаж в систему.

О многообразии выбора..

Предохранительная арматура производится в различных формах. Например, в виде мембранно-разрывных устройств (МРУ) и мембранно-предохранительных устройств (МПУ). Первые состоят из разрывной предохранительной мембраны и узла ее крепления. Сами МРУ могут быть разрывными, срезными, ломающимися, с принудительным разрушением. Эти устройства обеспечивают максимально оперативный сброс рабочей среды.

Мембранные предохранительные устройства (МПУ) имеют в своем составе МРУ и предохранительный клапан. Обладая минимальной инерционностью, при срабатывании они способны обеспечить быстрое открытие проходов для сброса большого количества рабочей среды. МПУ устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами.


Еще один вариант предохранительной арматуры ─ импульсно-предохранительное устройство (ИПУ) ─ совокупность предохранительных клапанов. Клапан предохранительный 1 (в некоторых нормативных документах его называют ГПК ─ главный предохранительный клапан) устанавливается на магистрали (емкости, резервуаре), а второй импульсный клапан предохранительный 2 с меньшим проходным сечением выполняет роль управляющего элемента.

Принцип действия

Основные типы предохранительных клапанов и их применение

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.

…и решающей роли предохранительного клапана


И все же, предохранительные клапаны ― самостоятельно или в составе специальных устройств ― главный способ предупредить разрушительные последствия аварийного превышения давления.

В сравнении с другими видами предохранительной арматуры устройство клапана предохранительного достаточно простое. Не составляет сложностей настройка и регулировка предохранительных клапанов. Их отличает огромный выбор ─ большое разнообразие модификаций, исполнений и размеров. Установка предохранительного клапана ─ наиболее универсальный способ обеспечить высокую безопасность широкого спектра технологического оборудования.

Несмотря на то, что во всех его приложениях назначение предохранительного клапана одно ─ оберегать оборудование от недопустимого превышения давления, у этого сегмента трубопроводной арматуры немало разновидностей. Предохранительные клапаны классифицируют по целому ряду признаков.

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.

Основные типы предохранительных клапанов и их применение

Предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия

По виду зависимости хода запирающего элемента от давления на входе в клапан различают предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия.

Предохранительный клапан пропорционального действия имеет пропорциональную характеристику подъема, т. е. подъем запирающего элемента происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Предохранительные клапаны пропорционального действия используются для несжимаемых сред, например, воды.

Срабатывание предохранительного клапана двухпозиционного действия означает, что запирающий элемент преодолеет весь конструктивно ограниченный ход или его большую часть одним скачком, практически без изменения давления рабочей среды. Такие клапаны особенно уместны для сжимаемых сред.

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.

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия

  • 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;

По характеру подъёма замыкающего органа

  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия

По высоте подъёма замыкающего органа

  • малоподъёмные
  • среднеподъёмные
  • полноподъёмные

По виду нагрузки на золотник

  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные

Технические требования к предохранительным клапанам

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

  • безотказное 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.


Использованные источники

  1. forum.abok.ru/index.php?showtopic=8104&st=40
  2. delaemvannuu.ru/texnika/santexnika/predoxranitelnyj-klapan-dlya-vodonagrevatelya.html
  3. fugar-kamin.ru/truby/predohranitel-nyy-klapan.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.