Защитный клапан


Принцип работы предохранительного клапана

На рисунке показан предохранительный клапана седельного типа.

Предохранительный клапан седельного типа

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:



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


Предохранительные клапаны прямого действия

Клапан предохранительный прямого действия золотникового типа

В клапанах прямого действия на запорно-регулирующий с одной стороны действует усилие пружины с противоположной — сила давления жидкости.

Пружину в таких клапанах называют силовой, т.к. именно она оказывает силовое воздействие, удерживающее запорно-регулирующий до момента открытия.

Предохранительный клапан седельного типа, рассмотренный ранее, является примером клапана прямого действия. К этому же типу относят клапаны золотникового типа.

В исходном состоянии золотник 3, установленный в корпусе 1, перекрывает каналы в напорной и сливной линиях. При увеличении силы давления до величины превышающей усилие пружины 2, золотник будет перемещаться вверх, открывая канал для прохода потока из напорной линии в сливную.

Характеристика клапана прямого действия


Характеристика предохранительного клапана прямого действия

Характеристика предохранительного клапана прямого действия имеет достаточно большой подъем.

Капаны прямого действия склонны к автоколебаниям. При больших расходах и высоких давлениях размеры пружины должны быть очень большими.



Устройство демпфирования

Клапан с демпфером

На работу предохранительного клапана влияют не только статические, но и динамические нагрузки.

Для снижения негативного влияния автоколебаний подпружиненного запорно-регулирующего элемента в предохранительных клапанах прямого действия используют устройства демпфирования.

Наиболее распространенным устройством демпфирования является — демпфирующий поршень, который жестко связан с запорно-регулирующим элементом.

Для демпфирования в поршне может быть выполнен узкий канал или снята лыска, как в примере показанном на рисунке.

Во время движения поршня жидкость движется в малом зазоре. При этом возникает демпфирующее усилие направленное в сторону противоположную движению поршня.

В конструкции большинства современных гидравлических предохранительных клапанов прямого действия присутствует демпфирующий поршень.

Предохранительные клапаны непрямого действия


При увеличении расхода через предохранительный клапан необходимо увеличивать и диаметры подводных каналов и запорно-регулирующего элемента. Вследствие увеличения площади уплотняемой поверхности потребуется и увеличение усилия поджатия пружины, а значит и увеличение самой пружины.

Для обеспечения относительно небольших габаритов клапана при больших значениях расхода используют предохранительные клапаны непрямого действия, состоящие из основного и управляющего клапана.



Предохранительный клапан непрямого действия

Клапан управления представляет собой классический предохранительный клапан прямого действия. Этот клапан способен пропустить лишь небольшой расход. Однако при его открытии за счет возникшего перепада давления на постоянном дросселе 6 запорно-регулирующий элемент 5 переместится вверх соединив напорную линию со сливом.

Пружина 4 в этом клапане мягкая, она предназначена для возвращения запорно-регулирующего элемента в исходное состояние.

Настройка клапана осуществляется регулировочным винтом 1, который позволяет изменить предварительное поджатие силовой пружины 2.

Источник: www.hydro-pnevmo.ru

Предохранительная арматура, прежде всего, выступает как защита трубопроводов и сосудов, в которых возможно повышение давления:


  • питающего источника при несанкционированном прекращении или уменьшении отбора;
  • химической реакции;
  • повышения температуры рабочей среды;
  • солнечной радиации;
  • возникновения пожара рядом с сосудом или трубопроводом;
  • взрыва рабочей среды.

Все указанные виды возмущений вызывают необходимость сброса избыточного давления рабочей среды из защищаемой системы. Сброс избыточного давления может быть осуществлён предохранительной арматурой за счёт удаления части рабочей среды.

Защитный клапан

Иногда к предохранительной арматуре причисляют перепускные клапаны, которые предназначены для поддержания давления среды на требуемом уровне путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он и отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы. Перепускной клапан поддерживает постоянство давления в системе на входе в клапан («до себя»).

Образцы предохранительной арматуры представлены на сайте по ссылке


1. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, он обеспечивает защиту системы от превышения избыточного давления. 

1.1. Принцип действия предохранительного клапана

На примере чертежа пружинного клапана прямого действия 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 (№4 на рис.1), а задатчиком выступает пружина (№2 на рис.1). С помощью пружины 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 (№1 на рис.1).

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. Циркулирующая рабочая среда оказывает давление на пружину, которая срабатывает (сжимается) при превышении давления настройки, запорный орган начинает открываться и происходит сброс рабочей среды через отводящий патрубок. С понижением давления в защищаемойсистеме, возмущающие воздействия исчезают. Запорный орган клапана под действием усилия от пружины закрывается.

В некоторых моделях предохранительного клапана можно регулировать давления, при котором срабатывает клапан, но также существуют модели, не допускающие самостоятельной регулировки давления (оно настраивается производителем в заводских условия и защищено от перенастройки крышкой).


Защитный клапан

Рис.1. Пружинный предохранительный клапан (1-винт для настройки; 2- пружина; 3-сильфон; 4- золотник; 5- корпус)

Образец сильфонного углового предохранительного клапана можно рассмотреть на сайте по ссылке

Также не стоит забывать о том, что дренажная (сбросная) трубка не должна превышать следующим параметрам:

  • Длина сбросной трубы не должна превышать 2-х метров и иметь более 2-х изгибов;
  • Диаметр выходного отверстия клапана и диаметр отводящей трубы должны быть одинаковыми;
  • Не рекомендуется выводить трубу из помещения сразу на улицу, т.к. в зимнее время года это может привести к появлению конденсата и образованию льда внутри трубы;
  • Соединение клапана и дренажной трубы рекомендуется осуществлять с прерыванием потока теплоносителя, для чего используется специальная сбросная воронка, как правило, изготовленная из латуни, углеродистой стали или пластика. Это устройство позволяет осуществлять визуальный контроль над сбросом теплоносителя, а также обеспечивает работу клапана в случае засорения дренажной трубы.

Защитный клапан

По высоте подъёма запирающего элемента затвора, величина которого равна отношению хода запирающего элемента к наименьшему диаметру седла, различают малоподъемные, полноподъемные и среднеподъемные предохранительные клапаны

Малоподъемный предохранительный клапан— высота подъема затвора не превышает 1/20 диаметра седла.

В малоподъемных предохранительных клапанах, как правило, применен пропорциональный механизм открытия.

Они отличаются малой пропускной способностью, простым устройством и меньшей ценой, по сравнению с полноподъемными клапанами.

Полноподъемный предохранительный клапан— высота подъемна затвора больше или равна диаметру седла.

В полноподъемных предохранительных клапанах, как правило, применяется двухпозиционный механизм открытия. Клапаны отличаются высокой пропускной способностью и устанавливаются в системах со сжимаемыми средами, например паром или сжатым воздухом. Конструкция полноподъемного предохранительного клапана сложнее, чем у малоподъемного, а цена соответственно выше.

Образец полноподъемного предохранительного клапана представлен на сайте по ссылке

Среднеподъемные предохранительные клапаны- высота подъема тарелки от 1/20 до 1/4. Обычно их используют для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способностью.


Защитный клапан

Рис.2 Малоподъемный (а) и полноподъемный (б) предохранительные клапаны.

Различие по виду нагрузки на запирающий элемент (золотник). В зависимости от того, какая сила противодействует силе давления на него со стороны рабочей среды, различают: 

  • Грузовые;
  • Пружинные;
  • Рычажно-грузовые;
  • Рычажно-пружинные;
  • Магнито-пружинные;
  • Клапаны с газовой камерой.

В предохранительных грузовых клапанах нагрузкой на запирающий элемент (золотник) является сила тяжести груза.

В предохранительных пружинных клапанах 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.


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.

Если груз закреплен на рычаге─ это предохранительный рычажно-грузовой клапан.

Рычажно-грузовые клапаны изготавливают только малоподъемными, они отличаются простотой конструкцией и постоянством усилия.

Защитный клапан

Рис.3.Рычажно-грузовой клапан

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага.


чаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах. 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.

Рычажно-пружинным называется предохранительный пружинный клапан, в котором пружина закреплена не по оси запирающего элемента, а усилие от нее передается при помощи рычажного механизма. Пружинный предохранительный клапан имеет простую конструкцию, надежен в эксплуатации, обладает высокой чувствительностью.

В магнито-пружинном клапане 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.

В предохранительном клапане с газовой камерой усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создается давлением сжатого газа, действующего на запирающий элемент через мембрану, сильфон или поршень.

По характеру подъёма замыкающего органа предохранительные клапаны разделяют на пропорциональные и двухпозиционные.

Пропорциональные предохранительные клапаны— открываются пропорционально росту давления, с подъемом затвора равномерно увеличивается объем сбрасываемой среды.

Защитный клапан
Рис.4.Пропорциональный предохранительный клапан
Они применяются для воды или других не сжимаемых сред, хотя конструкция не исключает возможность применения со сжимаемыми средами.

По сравнению с двухпозиционными, пропорциональные предохранительные клапаны обладают такими преимуществами:

  • низкая цена;
  • простая конструкция;
  • использование для воды и других жидких сред;
  • в системах с переменным аварийным расходом не возникают автоколебания;
  • способность открываться именно в такой степени, насколько это необходимо для установления рабочих параметров.

Двухпозиционные предохранительные клапаны— открываются моментально на полный ход, при достижении давления начала открывания. Применение таких клапанов рекомендовано для сжимаемых сред (пар, воздух, газ). Автоколебания затвора это основной недостаток двухпозиционных устройств.

Автоколебания — это незатухающие колебания в диссипативной нелинейной системе (устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне.), поддерживаемые за счёт энергии внеш. источника, параметры которых (амплитуда, частота, спектр колебаний) определяются свойствами самой системы и не зависят от конечного изменения начальных условий.

Работа предохранительного клапана в режиме автоколебаний возможна:

  • в случае завышения типоразмера;
  • в системах с переменным аварийным расходом;
  • если время роста аварийного расхода до своего максимального значения превышает время полного открытия клапана.

Защитный клапан
Рис.5 Двухпозиционный предохранительный клапан

Применение двухпозиционного клапана для воды или другой несжимаемой жидкости имеет две особенности:

  1. Резкое открытие клапана приводит к большому сбросу воды и резкому падению давления.
  2. После резкого падения давления клапан моментально закроется и спровоцирует гидравлический удар.

По способу выпуска избыточной среды предохранительные клапаны можно разделить на открытые и закрытые.

Через открытые клапаны рабочая среда уходит в окружающую среду. Если это недопустимо, например, из экологических соображений, используют закрытые предохранительные клапаны, выпускающие рабочую среду в закрытую систему с меньшим давлением.

Образцы пропорционального и двухпозиционного ПК представлены на сайте, ссылки ниже:

http://predklapan.ru/products/predohranitelnyj_klapan_ga_818_dn6

http://predklapan.ru/products/predohranitelnyj_klapan_tip_06417

1.3. Различия в конструкциях

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. 

Защитный клапан

Рис.6 Предохранительный клапан с двумя седлами

2. ИМПУЛЬСНОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Это устройство представляющее собой совокупность двух или более предохранительных клапанов, из которых один (главный), установленный на основной магистрали, ёмкости или резервуаре, оснащён поршневым приводом, а второй (импульсный), с меньшим проходным сечением, служит управляющим элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет её в поршневой привод главного ПК.

Импульсный клапан может быть выполнен встроенным в главный или существовать как отдельный (вынесенный) элемент. В первом случае управление ИПУ осуществляется рабочей средой; в конструкции с вынесенным импульсным клапаном для повышения надежности работы последнего часто применяют электромагниты, получающие импульс при превышении давления от электроконтактных манометров, в этом случае при отсутствии электричества или неисправности электромагнитов импульсный клапан работает как ПК прямого действия.

2.1. Чертеж клапана

Представленный чертеж отображает разрез общего вида импульсного предохранительного клапана.

Буквы «А» и «Б» обозначают соответственно рабочую полость, защищаемую от сверхдопустимых показателях давления, и сильфонную полость, при попадании куда газ осуществляет прижимание плунжеров к седлам. В устройство импульсного предохранительного клапана входят два затвора — главный и импульсный.

Главный оснащен седлом 1 и золотником 2, импульсный — седлом 3 и золотником 4.

В середине седла 3 размещается толкатель 5 неподвижного типа.

С целью регулирования клапана на раскрытие предусматривается наличие пружины 6, а в целях предшествующего поджатия золотника 4 — пружины 7.

Золотник 2 приваривается к сильфону 8, последний тип — к седлу 3.

Неподвижный тип толкателя 5 гарантирует способность создания отверстия в области раскрытия клапана. С целью повышения значения подъемной силы на золотник 2 навинчивается обойма 9. С целью соединения полости «А» с полостью «Б» золотник 2 предусматривает наличие в нем отверстия «е» меньшим диаметром, а для соединения полости «Б» с атмосферой в седле 3 — отверстия «f» большим диаметром.

Золотниковое уплотнение произведено из материалов, стойких к низким температурам.

Защитный клапан

2.2. Принцип работы импульсного предохранительного клапана

В условиях давления от нулевого показателя до рабочего значения золотники 2 и 4 за счет своих уплотнений прикасаются к седлам 1 и 3. Во время этого газ из полости «А» сквозь отверстие «е» меньшим диаметром поступает в сильфонную полость «Б», что обеспечивает непрерывное поджатие плоскостей, вызывающих уплотнение.

В условиях давления, значение которого равно показателям при начале раскрытия клапана, золотниковый уплотнитель 4 прикасается к торцу толкателя 5 и способствует образованию отверстия между седлом 3 и золотником 4. Газ из полости «Б» поступает сквозь проем «f» в атмосферу. Показатели давления в полости «Б» понизятся в отношении к полости «А», поскольку размер зазора «е» меньше, чем «f». Золотник 2 поднимается, газ сбрасывается из полости «А» в атмосферу с «упором» в обойму 9. Мощность влияния реакции потока на обойму заставит золотник с обоймой «зависнуть», чтобы преодолеть пружинное сопротивление 6.

Во время снижения давления в полости «А» снижается уровень силы реакции потока на обойму, золотник 2, под действием давления в полости «Б» опускается на седло 1. Происходит закрытие импульсного предохранительного клапана, что способствует обеспечению надежной герметичности.

2.3. ИПУ с пилотным управлением

Одной из разновидностей импульсных предохранительных устройств являются клапаны, в которых вся необходимая нагрузка на золотник главного клапана создаётся посторонней энергией, например сжатым воздухом высокого давления. Воздух из системы высокого давления, подаваемый на поршень главного клапана через пилотное устройство, создает необходимое усилие для закрытия клапана и обеспечения требуемой степени герметичности. При достижении в системе давления срабатывания воздух при помощи пилотного устройства автоматически сбрасывается и клапан открывается

2.4. Применение

ИПУ применяются для защиты от механического разрушения сосудов и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов при превышении давления. Но для обеспечения больших расходов среды в аварийном режиме иногда приходится устанавливать десятки предохранительных клапанов прямого действия в связи с их недостаточной пропускной способностью. В этих условиях целесообразно использовать ИПУ, они успешно применяются для защиты систем и агрегатов с высокими рабочими параметрами при необходимости сброса больших количеств рабочей среды. Поскольку в ИПУ для управления используется вспомогательная энергия, величина управляющих усилий может быть очень большой, так как она уже не ограничивается размерами клапана. Это усилие может эффективно использоваться как для осуществления четкого срабатывания, так и для обеспечения надежного герметичного перекрытия запорного органа.

ИПУ существенно дороже, чем клапаны прямого действия, но с ростом параметров среды разница в их стоимости быстро сокращается

3. МЕМБРАННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Мембранные предохранительные устройства (МПУ)- предназначены для защиты объектов от опасных перегрузок давлением и широко применяются в следующих отраслях промышленности:

  • Тепловая и атомная энергетика
  • Нефтедобыча, нефтехимия и нефтепереработка
  • Химия
  • Металлургия
  • Транспорт
  • Машиностроение.

Отличительные особенности:

  • Быстродействие
  • Точность срабатывания
  • Компактность конструкции

Мембранные предохранительные устройства подразделяются на:

  1. МПУ с разрывными мембранами;
  2. МПУ с «хлопающими» мембранами.

МПУ с разрывными мембранами, применяются на жидких и газообразных средах — с предохранительной мембраной, плоской или куполообразной, работающей на разрыв под давлением, действующим на ее вогнутую поверхность. При превышении давления над допустимым рабочим мембрана начинает растягиваться. Из-за повышения давления растяжение будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут предел прочности и мембрана не разорвется.

МПУ с разрывной мембраной

Рис.8 МПУ с разрывной мембраной

МПУ с «хлопающими» мембранами, применяются в основном на газообразных средах— с куполообразной предохранительной мембраной, работающей на потерю устойчивости (хлопок) под давлением, действующим на выпуклую поверхность и приводящим к её сжатию. При достижении диапазона давления разрыва сжимающая сила будет стремиться выгнуть диск и вызвать его разрыв по предварительно ослабленному сечению.

МПУ с хлопающей мембраной

Рис.9 МПУ с хлопающей мембраной

Хлопающие мембраны имеют ряд преимуществ над мембранами разрывного типа:

  1. хлопающие мембраны работают на сжатие, тем самым обеспечивают более высокую скорость срабатывания по сравнению с мембранами разрывного типа,
  2. хлопающие мембраны не склонны к усталостному растяжению, благодаря чему они более долговечны по сравнению с мембранами разрывного типа,
  3. благодаря особенностям конструкции хлопающие мембраны не требуют наличия противовакуумной опоры,
  4. рабочее давление в системе может достигать 95% от давления разрыва, по сравнению с 80% для мембран разрывного типа,
  5. конструкция хлопающих мембран позволяет использовать материалы с большей толщиной, чем у мембран разрывного типа, благодаря чему хлопающие мембраны более долговечны на коррозионных рабочих средах.

3.1. Применение

МПУ применяются для защиты объектов технологического оборудования, сосудов и трубопроводов от опасных перегрузок избыточным и (или) вакуумметрическим давлением, создаваемых рабочими средами и устанавливаются на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к оборудованию. МПУ используются как в качестве самостоятельных предохранительных устройств, так и в сочетании с предохранительными клапанами.

3.2. Требования к установке МПУ

МПУ используются как в качестве самостоятельных предохранительных устройств, так и в сочетании с предохранительными клапанами.

В качестве самостоятельных предохранительных устройств МПУ устанавливаются:

  • вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, когда эти клапаны в рабочих условиях конкретной среды не могут быть применены вследствие их инерционности или других причин;
  • для защиты сосудов от опасных перегрузок вакуумметрическим давлением;
  • для одновременной защиты сосудов от опасных перегрузок как вакуумметрическим, так и избыточным давлением.

В сочетании с предохранительными клапанами МПУ устанавливаются:

  • перед предохранительными клапанами в случаях, когда предохранительные клапаны не могут надежно работать вследствие вредного воздействия рабочей среды (коррозия, эрозия, полимеризация, кристаллизация, прикипание, примерзание) или возможных утечек через закрытый клапан взрыво- и пожароопасных, токсичных, экологически вредных и т.п. веществ;
  • параллельно с предохранительными клапанами для увеличения пропускной способности систем сброса давления;
  • на выходной стороне предохранительных клапа¬нов для предотвращения вредного воздействия рабо¬чих сред со стороны сбросной системы и для исклю¬чения влияния колебаний противодавления со сторо¬ны этой системы на точность срабатывания предох-ранительных клапанов.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЕ

Предохранительная арматура должна отвечать многим требованиям.

Но самое главное — быть надежной. Термин «надежность» в данном случае означает способность выполнять требуемые функции на протяжении заданного времени и условий применения в заданных режимах и пределах. В том числе:

  • обеспечивать требуемую пропускную способность в открытом положении;
  • безотказно срабатывать в случае нарушения параметров работы системы, за которое конкретная единица предохранительной арматуры «несет ответственность»;
  • гарантировать необходимую герметичность в положении «закрыто»;
  • для арматуры многократного пользования — возвращаться в положение «открыто», при нормализации параметров;
  • стабильно функционировать на протяжении всего положенного срока эксплуатации.

Требования безопасности к предохранительной арматуре сформулированы в «Р 53672-2009 ГОСТ. Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности». (С 1 апреля 2017 года этот документ утрачивает силу в связи с изданием Приказа Росстандарта от 26.05.2015 № 439-ст. Вместо него в качестве национального стандарта для добровольного применения в Российской Федерации с 1 апреля 2016 г в действие вводится ГОСТ 12.2.063- 2015).

Как указывается в ныне действующем ГОСТ, требования к конструкциям различных типов предохранительной арматуры, используемой на атомных станциях, установлены в «ПНАЭ Г-7-008-89 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок», а для прочих условий эксплуатации — в Правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03). Правда второй документ в 2014 г. утратил свою Силу в связи с вступлением в Силу Федеральных норм и правил в Области промышленной безопасности Служба «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением». В этом новом документе, в частности, определены сроки проверки исправности действия предохранительных клапанов (а также манометров, указателей уровня воды и питательных насосов); способы проверки (например, исправность предохранительных клапанов проверяют посредством их принудительного кратковременного открывания, т н подрыва ..), установлены требования к монтажу импульсных предохранительных клапанов и мембранных предохранительных устройств.

На начальных этапах развития трубопроводной арматуры ее сегментация по видам в зависимости от функционального назначения фактически отсутствовала. Но потом, по мере усложнения и расширения круга решаемых задач, возникла необходимость в «разделении труда», предопределившая появление и развитие отдельных видов — арматура — запорная, регулирующая, предохранительная и другие. Каждый вид «отвечает» за определенную часть качеств, которыми должна обладать трубопроводная арматура: технологичность, экономичность и, конечно, безопасность.

Именно обеспечение безопасности — главная задача, решаемая предохранительной арматурой и от того, насколько успешно она это делает, порой зависит нечто гораздо большее, чем экономика и технология — жизни людей и благополучие окружающей среды. 

Автор статьи: 
специалист по работе с корпаративными клиентами
ООО «Крионика»
Давлетгареева Эльвира

Источник: predklapan.ru

Принцип работы

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.

Результат работы бойлера без предохранительного клапана
Источник mosobl.sledcom.ru

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.

Схема подключения к бойлеру
Источник montagtrub.ru

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. Ваш водонагреватель превратиться в настоящую бомбу. Давление внутри сосуда может подняться до критического 5-6 атмосфер, происходит огромное накопление пара и взрыв. На рисунке можно увидеть реальную картину к чему приводит неправильная настройка клапана для водонагревателя.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые специализируются на монтаже инженерных систем. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Подсоединение трубопроводов к водонагревателю

Для обеспечения безопасности пользования водонагревателем лучше если установку бойлера и монтаж всех трубопроводов будет производить опытный профессионал. Ну а если вы решили самостоятельно выполнить установку и подключения бойлера, то надо действовать строго с соблюдением всех норм прилагаемой инструкции к изделию.

Прежде всего, не допустимо устанавливать запорные вентили между предохранительным устройством и входом в бойлер. Можно конечно сказать, что ничего страшного он всегда будет открыт. Но не исключено, что кто-то из ваших гостей случайно закроет этот вентиль, перекрывая тем самым доступ к сбросу излишек воды при случайных повышениях давления. Что может произойти при этом указано выше.

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.

Вид на бойлер снизу
Источник strojka-gid.ru

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.

Другие виды предохранительных устройств

В состав комплекта нового бойлера всегда входит фирменный предохранительный клапан. Но если во время эксплуатации вышел из строя предохранительный элемент, или при перестановке водонагревателя на другое место вы его повредили, то тогда необходимо установить новый. Только в этом случае нельзя устанавливать какой то другой тип устройства. Ниже указаны причины по которым применять другие гидроклапаны не рекомендуется.

Клапан сброса избыточного давления. Данное предохранительное устройство размещается в трубопроводных системах для предотвращения разрушения при резком скачке давления. По своим защитным функциям он похож на гидроклапан, устанавливаемый на водонагреватель, но алгоритм действия у него совсем другой.

Клапан сброса давления
Источник fv-plast.ru

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про обратный клапан.

Принцип работы его основан на том, что он срабатывает только при аварийной ситуации системы, при этом осуществляется резкий сброс большого объема жидкости в сливную магистраль. Для постоянного выпуска небольших порций жидкости он не предназначен, и нормально работать на бойлере не будет.

Кроме того штатный клапан водонагревателя имеет два назначения, он работает как обратный гидроклапан и как предохранительный. Поэтому если вы все таки рискнете поставить предохранительный клапан сброса давления, то вам в систему надо дополнительно устанавливать обратный клапан. И это еще не все, при срабатывании устройства сброс большой порции воды будет происходить с шумом и вибрацией, что негативно скажется на сроке службы конструкции.

Перепускной клапан для воды – устройство, которое поддерживает заданное давление в системе посредством постоянного сброса излишков воды в сливную магистраль. Его отличие от предохранительного в том, что рабочее давление поддерживается постоянно и слив производится непрерывно. Он схож по принципу действия с редуктором, только редуктор поддерживает постоянное давление после себя, а данный клапан перед собой.

Если вы рискнете поставить его при монтаже, то, как и в первом случае, надо дополнительно ставить обратный клапан. Кроме того, чтобы поддерживать рабочее давление при наполнении, через него будет постоянно сбрасываться вода, что приведет к излишним затратам пользователя.

Перепускной клапан
Источник otopleniehouse.ru

Основные неисправности предохранительного и способы их устранения

Предохранительное устройство водонагревателя-это тщательно отработанная конструкция у которой очень редко возникают дефекты. Причины могут быть разные: негерметичность обратного клапана, поломка пружины и постоянная течь воды из штуцера слива воды.

Некоторые из этих причин не поддаются ремонту в домашних условиях, особенно если клапан не разборный. В этом случае надо просто купить новый клапан. Ниже мы разберем неисправности, которые можно устранить самому. Но это только в том случае, если гидроклапан можно разобрать.

Первый случай, когда из штуцера слива воды постоянно течет вода. Тут все зависит от величины потока сброса воды. При нагреве водонагревателя небольшие утечки допускаются по нормам эксплуатации. Сброс воды может происходить и в том случае, если давление в водопроводной сети больше чем настройка, например гидроклапан отрегулирован на 6 Бар, а водопроводе 7 Бар. Чтобы устранить этот дефект надо на входе поставить водяной редуктор.

Вода может течь и по причине засорения пружины или тарельчатого запорного элемента клапана. Проверить это можно следующим образом, надо несколько раз поднять и опустить рычаг устройства, при этом он работает как клапан сброса давления. После этого течь воды должна прекратиться и начаться только когда вы производите нагрев воды. Если же вода продолжает течь, то надо разобрать клапан прочистить и поставить на место, а если это не поможет, то заменить на новый.

Виды предохранительных клапанов
Источник i.ebayimg.com

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте о том, какое давление должно быть в гидроаккумуляторе.

Другой случай если при нагреве до высокой температуры у вас совсем не капает вода из штуцера. Здесь может быть две причины, это засорение отверстия штуцера или неисправность предохранительной части. Если прочистка не помогла, то меняйте гидроклапан.

Еще одна возможная причина отказа, это когда обратный клапан на водонагреватель не обеспечивает герметичность. В результате, когда в доме отключат воду, то из водонагревателя вытечет вся жидкость. Если есть автоматика, то это не опасно, просто без воды нагрев не будет происходить. А вот без автоматики при включении нагрева без воды тэны просто сгорят.

Проверить этот дефект можно открутив рукав, который крепится снизу. Вода не течет, или чуть-чуть подкапывает, тогда все нормально. В случае, когда вода бежит сильной струей, надо полностью менять запорное устройство.

Как выбрать новое изделие

Необходимость покупки нового гидроклапана может возникнуть в следующих случаях:

  • вы покупаете бывший в употреблении бойлер без комплектующих устройств;
  • при переносе водонагревателя на другое место клапан потерялся;
  • клапан неисправен и его нельзя починить.

Если сохранилась документация на устройство, то проблем по покупке нового нет. Главным критерием при подборе является давление настройки предохранительной части, которое указано в инструкции по эксплуатации. Такой параметр обычно указывается на корпуса в МПа, например 0,7 МПа, это 7 Бар или атмосфер. Осталось только подобрать изделие с подходящими размерами резьбы, чтобы они соответствовали резьбе на бойлере.

Предохранительные клапана для бойлеров больших объемов
Источник stroychik.ru

В том случае, когда документации нет, и старый клапан отсутствует, то выбрать новый немножко сложнее. Прежде всего, надо попробовать найти в Интернете по обозначению устройства его технические данные. Если это не удалось сделать, может быть табличка с обозначением стерлась или отпала со временем, то лучше поставить гидроклапан с регулировкой на небольшое давление, например 0,8 МПа.

Если этого недостаточно, и ваш клапан постоянно срабатывает и сбрасывает воду, не давая ей нагреться, то тут два выхода. Или уменьшите температуру нагрева, или поменяйте его с более высоким уровнем настройки. Как вариант в этом случае можно использовать перепускной клапан в комплекте с обратным. Он имеет ручную регулировку и с его помощью можно подобрать необходимые параметры рабочего давления.

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про то, как слить воду с водонагревателя.

Заключение

Водонагреватель в жилом доме – это возможность в любое время неограниченно пользоваться горячей водой. Но не следует забывать о правилах безопасного монтажа и эксплуатации устройства. Необходимо регулярно следить, чтобы предохранительный клапан для бойлера был в рабочем состоянии, чтобы не было утечек на трубопроводах. И тогда вы сможете в течение долгого времени безопасно пользоваться данным прибором.

Источник: m-strana.ru


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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