Для чего нужен предохранительный клапан: принцип работы и для чего он нужен

Содержание

Клапан предохранительный – все о типах, принципе работы и устройстве

Обязательным элементом каждой гидросистемы, функционирующей под высоким давлением, считается предохранительный клапан. Устройство специально предназначено для защиты систем от чрезмерного превышения давления, ограничивая его предельную границу. При приближении к опасной отметке сбросной клапан срабатывает, осуществляя сброс рабочей среды до момента нормализации внутрисистемного давления.

Устройство предохранительных клапанов

Предохранительный клапан – это специальная трубопроводная арматура, функционирующая от рабочей среды. Существуют различные типы предохранительных устройств, но сбросные клапаны пользуются наибольшей популярностью благодаря эффективности работы при относительной несложности конструкции.

Конструкция предохранительного клапана зависит от его типа, но чаще применяются клапаны с пружинным механизмом прямого действия, обязательными компонентами которых являются задатчик с запорным органом. Задатчик отвечает за силовое воздействие на чувствительный элемент, непосредственно связанный с запорным органом, состоящим из запора и седла. В роли затвора обычно выступает золотник, а в качестве задатчика используется стальная пружина.

Принцип работы

Когда клапан пребывает в закрытом положении, чувствительный элемент находится под воздействием рабочего давления системы. Когда в системе начинают возникать процессы, провоцирующие повышение уровня давления выше рабочего, сила притяжения золотника к седлу снижается. В момент, когда сила равняется нулю, наступает уравновешивание рабочих сил от воздействия давления внутри системы и задатчика на чувствительный элемент. Начинается открытие запорного клапана. Если внутрисистемное давление продолжает расти, осуществляется выпуск рабочей среды через открытый клапан. Когда давление в системе постепенно падает и приходит в норму после сброса рабочей среды, запорный орган под воздействием усилия задатчика закрывается.

Чтобы клапан закрылся, давление должно опуститься до отметки на 10-15% ниже, нежели уровень нормального давления в системе. Это связано с тем, что для возвращения запорного элемента в герметичное положение требуется усилие значительно большее, нежели то, которого было достаточно для поддержания его в закрытом положении до момента открытия.

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.

Регулировка предохранительных клапанов

Регулировка предохранительного клапана осуществляется после окончания процесса монтажа. При помощи стальной пружины клапан настраивают таким образом, чтобы усилие золотника прижимало устройство к седлу запорного органа и предотвращало несвоевременный сброс рабочей среды. Настройка предохранительного клапана пружинного осуществляется при помощи специального винта. Конструкция предохранительного клапана устроена таким образом, что затяжка пружины сверх установленной величины, полностью исключена.

Преимущества применения предохранительных клапанов

Сбросные клапаны активно используются для предохранения от возникновения неполадок в системах, работающих под высоким давлением.
Преимущества использования клапанов, обеспечивающих нормализацию давления в системе, очевидны:

Невысокая цена устройства при длительном сроке эксплуатации.
Простота конструкции и легкость в эксплуатации.
Несложность монтажа и выбора рабочих настроек.
Разнообразие типов и габаритных размеров позволяет подобрать наиболее подходящий сбросной клапан в зависимости от технических характеристик системы.
Возможность использования устройств в агрессивной среде.
В зависимости от типа устройства бывают клапаны, которые устанавливаются как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Предохранительный клапан – относительно недорогой и надежный элемент, который является обязательной частью любой системы, работающей под высоким давлением. Правильный выбор предохранительного устройства, профессиональный монтаж, своевременное обслуживание и устранение неполадок обеспечит бесперебойное функционирование системы на протяжении длительного времени.

Для чего необходим предохранительный клапан

Предохранительный клапан, входящий в комплект поставки любого накопительного водонагревателя, является неотъемлемым элементом группы безопасности данного прибора. Эксплуатировать водонагреватель без него запрещено производителем, да и попросту небезопасно. У любого водонагревателя есть рабочее давление воды, имеющее как минимальный порог (минимально необходимое давление для нормальной работы прибора), так и максимальный порог (превышение которого может повредить прибор). Максимальный порог, в свою очередь, складывается из двух величин:

Давление в магистрали водоснабжения. Это давление, с которым подается вода в прибор.
Давление, возникающее в емкости водонагревателя при нагреве воды.

Предохранительный клапан рассчитан на давление не большее, чем максимальное рабочее давление водонагревателя.

Монтаж клапана осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации на конкретную модель водонагревателя. У большинства моделей водонагревателей он монтируется на патрубок подачи холодной воды и выполняет следующие функции:

предотвращает самопроизвольный слив воды из водонагревателя при отключении подачи холодной воды в магистральной сети;
сбрасывает избыточное давление во внутреннем баке водонагревателя;
может использоваться для слива воды из прибора;

Теперь разберемся в данных функциях поподробней:

На рисунке выше представлен предохранительный клапан в разрезе. Одним из его элементов является механизм обратного клапана. Именно он отвечает за удержание воды в емкости ЭВН и не допускает ее обратного хода в систему водоснабжения. Соответственно при установке клапана важно не допустить повреждения этого механизма, поэтому производители рекомендуют производить закрутку на 3-3,5 оборота резьбы.

В клапанах, предлагаемых нашей компанией, данная проблема решена системно, посредством ограничительной металлической площадки, дальше которой нельзя будет накрутить клапан, а значит и невозможно повредить механизм обратного клапана.

Следующим элементом по списку, но не по важности, идет механизм предохранительного клапана. Как уже было сказано ранее, для любого ЭВН есть максимальный порог давления воды, который складывается из двух показателей: давление в системе водоснабжения и давление, возникающее при расширении воды при нагреве. Когда суммарное давление начинает превышать значение максимального порога – шток начинает сжимать пружину предохранительного клапана и таким образом открывает отверстие штуцера для слива воды. Происходит сброс давления и водонагреватель продолжает работать в нормальном режиме.

Отсюда есть несколько важных моментов, на которых бы хотелось заострить Ваше внимание:

Важно знать давление в своей системе водоснабжения, при высоком его значении вероятность постоянного срабатывания предохранительного клапана существенно возрастает. В этом случае рекомендуется установить редуктор для понижения магистрального давления в сети. Редуктор не входит в комплект поставки ЭВН и приобретается отдельно.
Категорически запрещается ограничивать движение рукоятки принудительного сброса давления, жестко фиксируя ее в штатном положении, так как это приводит к невозможности движения штока предохранительного механизма и таким образом не позволяет сбросить избыточное давление.

Поскольку, сброс избытка давления сопровождается появлением капель воды из штуцера для слива воды – рекомендуется сделать отвод от штуцера предохранительного клапана (достаточно какой-либо гибкой трубки или шланга) в канализацию (раковину, ванну, сливной бачок или сифон).

Еще одна функция предохранительного клапана – слив воды из прибора. В силу своей времязатратности (это не самый быстрый процесс, особенно для больших объемов), этот способ актуален в основном в тех случаях, когда при монтаже прибора не была предусмотрена возможность быстрого слива воды. Для этого необходимо: отключить ЭВН от сети, перекрыть подачу в него холодной воды и открыть кран горячей воды на точке водозабора(смесителе). После этого, поднять рукоятку принудительного сброса воды и произвести слив через штуцер.

ВНИМАНИЕ!!! Предохранительный клапан не предназначен для защиты прибора от резких скачков давления в водопроводной сети. Для решения данной проблемы в систему устанавливается специальный прибор – гаситель гидроударов.

Запрещается использование накопительного водонагревателя без предохранительного клапана, или же с клапаном, давление которого превышает максимально установленное для данного прибора. В случае указанных выше нарушений, гарантийные обязательства потребителя на водонагреватель не распространяются.

Для приобретения клапана перейдите по ссылке (ссылка на www.thermex-service.ru/product/klapany/)

типов предохранительных клапанов | Спиракс Сарко

Дом / Узнать о паре /

Типы предохранительных клапанов

Содержимое

Предохранительные клапаны

Типы предохранительных клапанов
Выбор предохранительного клапана
Размер предохранительного клапана
Установка предохранительного клапана
Альтернативные средства защиты растений и терминология

Назад, чтобы узнать о паре

Типы предохранительных клапанов

Полное описание множества различных типов предохранительных клапанов, включая принципы работы, материалы конструкции и аксессуары.

Типы предохранительных клапанов

Существует широкий ассортимент предохранительных клапанов для различных областей применения и рабочих характеристик, предъявляемых в различных отраслях промышленности. Кроме того, национальные стандарты определяют множество различных типов предохранительных клапанов.

Стандарт ASME I и стандарт ASME VIII для котлов и сосудов под давлением, а также стандарт ASME/ANSI PTC 25.3 для предохранительных клапанов и предохранительных клапанов дают следующее определение. Эти стандарты устанавливают рабочие характеристики, а также определяют различные типы используемых предохранительных клапанов:

Клапан ASME I — предохранительный клапан, соответствующий требованиям Раздела I кода сосуда под давлением ASME для котлов, который открывается в пределах 3% избыточного давления и закрытия в пределах 4%. Обычно он имеет два продувочных кольца и обозначается штампом «V» Национального совета.

Клапан ASME VIII — предохранительный предохранительный клапан, соответствующий требованиям Раздела VIII норм ASME для сосудов высокого давления, который открывается в пределах 10 % избыточного давления и закрывается в пределах 7 %. Обозначается штампом «UV» Национального совета.

Предохранительный клапан низкого подъема — Фактическое положение диска определяет площадь нагнетания клапана.
Предохранительный клапан полного подъема — Площадь нагнетания не определяется положением диска.
Полнопроходной предохранительный клапан — Предохранительный клапан, не имеющий выступов в отверстии и в котором клапан поднимается до степени, достаточной для того, чтобы минимальная площадь в любом сечении, на седле или под седлом, стала регулирующим отверстием.
Обычный предохранительный клапан — Корпус пружины вентилируется на стороне нагнетания, поэтому на рабочие характеристики напрямую влияет изменение противодавления на клапане.
Сбалансированный предохранительный клапан — Сбалансированный клапан включает в себя средства минимизации влияния противодавления на рабочие характеристики клапана.
Предохранительный клапан с пилотным управлением — Основное предохранительное устройство совмещено с вспомогательным автоматическим предохранительным устройством и управляется им.
Предохранительный клапан с механическим приводом — Клапан сброса давления, в котором основное устройство сброса давления объединено с устройством, требующим внешнего источника энергии, и управляется им.

Следующие типы предохранительных клапанов определены в стандарте DIN 3320, который относится к предохранительным клапанам, продаваемым в Германии и других частях Европы:

Стандартный предохранительный клапан — Клапан, который после открытия достигает степени подъемная сила, необходимая для сброса массового расхода при повышении давления не более чем на 10 %. (Клапан характеризуется хлопковым действием и иногда называется высоким подъемом).
Предохранительный клапан полного подъема (Vollhub) — Предохранительный клапан, который после начала подъема быстро открывается в пределах 5% повышения давления до полного подъема, что ограничено конструкцией. Величина подъема до быстрого открытия (пропорциональный диапазон) не должна превышать 20%.
Dir ect Нагруженный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, в котором сила открытия под диском клапана противодействует силе закрытия, такой как пружина или груз.
Пропорциональный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, открывающийся более или менее равномерно при увеличении давления. Внезапное открытие в диапазоне подъема 10 % не произойдет без повышения давления. После открытия при давлении не более 10 % эти предохранительные клапаны достигают подъема, необходимого для сброса массового расхода.
Мембранный предохранительный клапан — Предохранительный клапан с прямой нагрузкой, в котором линейные подвижные и вращающиеся элементы и пружины защищены от воздействия жидкости диафрагмой
Сильфонный предохранительный клапан — Предохранительный клапан с прямой нагрузкой, в котором скользящие и (частично или полностью) вращающиеся элементы и пружины защищены от воздействия жидкостей с помощью сильфона. Сильфон может иметь такую конструкцию, которая компенсирует влияние противодавления.
Управляемый предохранительный клапан — Состоит из основного клапана и регулирующего устройства. К ним также относятся предохранительные клапаны прямого действия с дополнительной нагрузкой, в которых до достижения заданного давления дополнительная сила увеличивает усилие закрытия.

EN ISO 4126 перечисляет следующие определения типов предохранительных клапанов:

Предохранительный клапан — Предохранительный клапан, который автоматически, без помощи какой-либо энергии, кроме энергии соответствующей жидкости, выпускает такое количество жидкости, для предотвращения превышения заданного безопасного давления и который предназначен для повторного закрытия и предотвращения дальнейшего потока жидкости после восстановления условий эксплуатации с нормальным давлением. Примечание; клапан может характеризоваться либо хлопком (быстрым открытием), либо открытием пропорционально (не обязательно линейно) увеличению давления сверх установленного давления.

Предохранительный клапан с прямой нагрузкой — Предохранительный клапан, в котором нагрузке из-за давления жидкости под диском клапана противодействует только прямое механическое нагружающее устройство, такое как груз, рычаг и груз или пружина.
Вспомогательный предохранительный клапан — Предохранительный клапан, который с помощью механизированного вспомогательного механизма может быть дополнительно поднят при давлении ниже заданного давления и даже в случае отказа вспомогательного механизма будет соответствовать всем Требования к предохранительным клапанам приведены в стандарте.
Предохранительный клапан с дополнительным нагружением — Предохранительный клапан, который до тех пор, пока давление на входе в предохранительный клапан не достигнет заданного значения, имеет дополнительное усилие, увеличивающее усилие уплотнения.

Примечание; это дополнительное усилие (дополнительная нагрузка), которое может быть обеспечено за счет внешнего источника энергии, надежно снимается, когда давление на входе в предохранительный клапан достигает давления срабатывания. Величина дополнительной нагрузки устроена таким образом, что, если такая дополнительная нагрузка не будет снята, предохранительный клапан достигнет своей сертифицированной пропускной способности при давлении, не превышающем максимально допустимое давление защищаемого оборудования более чем в 1,1 раза.

Предохранительный клапан с пилотным управлением — Предохранительный клапан, работа которого инициируется и управляется жидкостью, выходящей из пилотного клапана, который сам по себе является предохранительным клапаном с прямой нагрузкой, на который распространяются требования стандарта.

В следующей таблице приведены характеристики различных типов предохранительных клапанов, установленных различными стандартами.

Обычные предохранительные клапаны

Общая характеристика определений обычных предохранительных клапанов в различных стандартах заключается в том, что на их рабочие характеристики влияет любое противодавление в системе нагнетания. Важно отметить, что общее противодавление формируется из двух компонентов; наложенное противодавление и повышенное противодавление:

Наложенное противодавление — статическое давление, существующее на стороне выхода закрытого клапана.
Накопленное противодавление — Дополнительное давление, создаваемое на стороне выхода, когда клапан разгружается.

Следовательно, в обычном предохранительном клапане только наложенное противодавление будет влиять на характеристику открытия и установленное значение, но комбинированное противодавление будет изменять характеристику продувки и значение повторной посадки.

Стандарт ASME/ANSI делает дополнительную классификацию, согласно которой обычные клапаны имеют корпус пружины, вентилируемый на стороне нагнетания клапана. Если корпус пружины вентилируется в атмосферу, любое избыточное противодавление все равно будет влиять на рабочие характеристики. Это видно из рисунка 9.2.1, на котором показаны принципиальные схемы клапанов, корпуса пружин которых вентилируются на нагнетательную сторону клапана и в атмосферу.

Рассматривая силы, действующие на диск (с площадью AD), можно увидеть, что необходимая сила открытия (эквивалентная произведению давления на входе (PV) и площади сопла (AN)) представляет собой сумму силы пружины (FS) и сила противодавления (PB), действующая на верхнюю и нижнюю части диска. В случае корпуса пружины, вентилируемой на стороне нагнетания клапана (стандартный предохранительный клапан ASME, см. рис. 9)..2.1 (a)), требуемое усилие открывания составляет:

PV AN = FS + PB AD — PB (AD — AN ), что упрощает уравнение 9.2.1

Таким образом, любое избыточное противодавление будет увеличивать усилие закрытия, а входное давление, необходимое для подъема диска, больше.

В случае клапана, корпус пружины которого выходит в атмосферу (рис. 9.2.1b), требуемое усилие открытия составляет:

Таким образом, наложенное противодавление действует вместе с давлением в сосуде, преодолевая силу пружины, и давление открытия будет меньше, чем ожидалось.

В обоих случаях, если существует значительное избыточное противодавление, его влияние на заданное давление необходимо учитывать при проектировании системы предохранительного клапана.

Когда клапан начинает открываться, необходимо также учитывать влияние накопленного противодавления. Для обычного предохранительного клапана с корпусом пружины, вентилируемой на нагнетательной стороне клапана, см. рисунок 9.2.1 (а), влияние накопленного противодавления можно определить, рассмотрев уравнение 9.2.1 и отметив, что, как только клапан начинает открываться, входное давление представляет собой сумму заданного давления PS и избыточного давления PO.

(P _S + P _O ) A _N = F _S + P _B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Как только клапан начинает открываться, также необходимо учитывать влияние избыточного противодавления. Для обычного предохранительного клапана с корпусом пружины, вентилируемой на нагнетательной стороне клапана, см. рисунок 9.2.1 (а), влияние накопленного противодавления можно определить, рассмотрев уравнение 9.2.1 и отметив, что, как только клапан начинает открываться, входное давление представляет собой сумму заданного давления PS и избыточного давления PO.

(P _S + P _O ) A _N = F _S + P _B AN, что упрощает уравнение 9.2.3

Уравновешенные предохранительные клапаны

Уравновешенные предохранительные клапаны – это клапаны, в которых предусмотрены средства устранения воздействия противодавления. Для этого можно использовать две основные конструкции:

Сбалансированный предохранительный клапан поршневого типа.

Хотя существует несколько вариантов поршневого клапана, они обычно состоят из диска поршневого типа, движение которого ограничивается вентилируемой направляющей. Площадь верхней поверхности поршня, AP, и площадь седла сопла, AN, должны быть равными. Это означает, что эффективная площадь верхней и нижней поверхностей диска, подверженных противодавлению, одинакова, и, следовательно, любые дополнительные силы уравновешиваются. Кроме того, крышка пружины вентилируется, так что верхняя поверхность поршня подвергается атмосферному давлению, как показано на рис. 9..2.2.

При рассмотрении сил, действующих на поршень, становится очевидным, что на этот тип клапана больше не действует противодавление:

Сбалансированный предохранительный клапан сильфонного типа.

Сильфон с эффективной площадью (AB), эквивалентной площади седла сопла (AN), крепится к верхней поверхности диска и к направляющей шпинделя.

Расположение сильфона предотвращает противодавление, действующее на верхнюю сторону диска в области сильфона. Площадь диска, выходящая за пределы сильфона, и площадь противоположного диска равны, поэтому силы, действующие на диск, уравновешены, а противодавление мало влияет на давление открытия клапана.

Вентиляционное отверстие сильфона позволяет воздуху свободно проходить внутрь и наружу сильфона, когда он расширяется или сжимается.

Неисправность сильфона является серьезной проблемой при использовании сбалансированного сильфонного предохранительного клапана, так как это может повлиять на заданное давление и пропускную способность клапана. Поэтому важно, чтобы существовал какой-то механизм для обнаружения любого нехарактерного потока жидкости через вентиляционные отверстия сильфона. Кроме того, некоторые сильфонные уравновешенные предохранительные клапаны включают вспомогательный поршень, который используется для преодоления воздействия противодавления в случае выхода из строя сильфона. Этот тип предохранительного клапана обычно используется только в критических случаях в нефтяной и нефтехимической промышленности.

В дополнение к уменьшению воздействия противодавления сильфон также служит для изоляции направляющей шпинделя и пружины от технологической жидкости, что важно, когда жидкость агрессивна.

Поскольку уравновешенные предохранительные клапаны обычно дороже, чем их неуравновешенные аналоги, они обычно используются только там, где неизбежны коллекторы высокого давления, или в критических приложениях, где требуется очень точная настройка давления или продувки.

Предохранительный клапан с пилотным управлением

Этот тип предохранительного клапана использует саму протекающую среду через пилотный клапан, чтобы приложить закрывающее усилие к диску предохранительного клапана. Пилотный клапан сам по себе является небольшим предохранительным клапаном.

Существует два основных типа пилотных предохранительных клапанов, а именно мембранный и поршневой.

Мембранный тип обычно доступен только для приложений с низким давлением и обеспечивает действие пропорционального типа, характерное для предохранительных клапанов, используемых в жидкостных системах. Поэтому они малоприменимы в паровых системах, поэтому в данном тексте они рассматриваться не будут.

Клапан поршневого типа состоит из основного клапана, в котором используется закрывающее устройство в форме поршня (или затвор), и внешнего управляющего клапана. На рис. 9.2.4 показана схема типового поршневого предохранительного клапана пилотного типа.

Поршень и седло, встроенное в главный клапан, сконструированы таким образом, что площадь нижней части поршня, контактирующая с впускной жидкостью, меньше площади верхней части поршня. Поскольку оба конца поршня подвергаются воздействию жидкости под одинаковым давлением, это означает, что при нормальных условиях работы системы закрывающее усилие, возникающее в результате большей верхней площади, больше, чем входное усилие. Таким образом, возникающая направленная вниз сила прочно удерживает поршень на своем седле.

Если давление на входе возрастет, чистая сила закрытия на поршне также увеличится, обеспечивая постоянное герметичное отсечение. Однако, когда давление на входе достигает установленного значения, пилотный клапан открывается, чтобы сбросить давление жидкости над поршнем. При гораздо меньшем давлении жидкости, действующем на верхнюю поверхность поршня, входное давление создает результирующую направленную вверх силу, и поршень покидает свое гнездо. Это приводит к тому, что главный клапан открывается, позволяя выпустить технологическую жидкость.

Когда входное давление будет достаточно снижено, управляющий клапан снова закроется, предотвращая дальнейший выпуск жидкости из верхней части поршня, тем самым восстанавливая результирующую направленную вниз силу и заставляя поршень снова садиться на свое место.

Предохранительные клапаны с пилотным управлением обеспечивают хорошие характеристики избыточного давления и продувки (достигается продувка 2%). По этой причине они используются там, где требуется небольшой запас между заданным давлением и рабочим давлением в системе. Пилотные клапаны также доступны в гораздо больших размерах, что делает их предпочтительным типом предохранительного клапана для больших мощностей.

Одной из основных проблем, связанных с предохранительными клапанами с пилотным управлением, является то, что соединительные трубы пилотного клапана малого диаметра подвержены закупорке посторонними предметами или из-за скопления конденсата в этих трубах. Это может привести к выходу из строя клапана как в открытом, так и в закрытом положении, в зависимости от того, где происходит засорение.

Предохранительные клапаны полного подъема, высокого подъема и низкого подъема

Термины «полный подъем», «высокий подъем» и «малый подъем» относятся к величине хода, который проходит диск при перемещении из закрытого положения в положение, необходимое для обеспечения сертифицированной пропускной способности, и как это влияет на пропускную способность клапана.

Предохранительный клапан полного подъема — это клапан, в котором диск поднимается настолько, что зона завесы больше не влияет на зону нагнетания. Площадь нагнетания и, следовательно, пропускная способность клапана впоследствии определяются площадью проходного сечения. Это происходит, когда диск поднимается на расстояние не менее четверти диаметра отверстия. Обычный предохранительный клапан с полным подъемом часто является лучшим выбором для общих паровых применений.

Диск предохранительного клапана большого подъема поднимается на расстояние не менее 1/12 диаметра отверстия. Это означает, что площадь завесы и, в конечном счете, положение диска определяют площадь разгрузки. Пропускная способность клапанов с большим подъемом, как правило, значительно ниже, чем у клапанов с полным подъемом, и для заданной пропускной способности обычно можно выбрать клапан с полным подъемом, номинальный размер которого в несколько раз меньше, чем у соответствующего клапана с большим подъемом. , что обычно дает преимущества по стоимости. Кроме того, клапаны с большим подъемом обычно используются на сжимаемых жидкостях, где их действие более пропорционально.

В клапанах с малым подъемом диск поднимается только на 1/24 диаметра отверстия. Площадь нагнетания полностью определяется положением диска, и, поскольку диск поднимается лишь на небольшую величину, пропускная способность, как правило, намного ниже, чем у клапанов полного или большого подъема.

Материалы конструкции

За исключением предохранительных клапанов, единственными частями, смачиваемыми технологической жидкостью, являются входной тракт (сопло) и диск. Поскольку в нормальных условиях предохранительные клапаны срабатывают нечасто, все остальные компоненты могут быть изготовлены из стандартных материалов для большинства применений. Однако есть несколько исключений, в которых необходимо использовать специальные материалы, в том числе:

Криогенные применения.
Агрессивные жидкости.
Где не допускается загрязнение сбрасываемой жидкости.
Когда клапан выходит в коллектор, содержащий коррозионную среду, выбрасываемую другим клапаном.

Основные компоненты предохранительных клапанов, находящиеся под давлением, обычно изготавливаются из одного из следующих материалов:

Бронза — Обычно используется для небольших резьбовых клапанов общего назначения с паром, воздухом и горячей водой (до 15 бар). ).
Чугун — Широко используется для клапанов типа ASME. Его использование обычно ограничивается 17 бар изб.
Чугун SG — Обычно используется в европейских клапанах и для замены чугуна в клапанах высокого давления (до 25 бари).
Литая сталь — Обычно используется в клапанах высокого давления (до 40 бари). Клапаны технологического типа обычно изготавливаются из литого стального корпуса с конструкцией аустенитного типа с полным соплом.
Аустенитная нержавеющая сталь — Используется в пищевой, фармацевтической промышленности или для производства чистого пара.

Для приложений с очень высоким давлением компоненты, работающие под давлением, могут быть выкованы или изготовлены из цельного куска металла.

Для всех предохранительных клапанов важно, чтобы движущиеся части, особенно шпиндель и направляющие, были изготовлены из материалов, которые не подвержены быстрому разрушению или коррозии. Поскольку седла и диски постоянно находятся в контакте с технологической жидкостью, они должны быть устойчивы к эрозии и коррозии.

В технологических процессах для седел и дисков обычно используется аустенитная нержавеющая сталь; иногда они покрыты стеллитом для повышения прочности. Для чрезвычайно агрессивных жидкостей сопла, диски и седла изготавливаются из специальных сплавов, таких как «монель» или «хастеллой».

Пружина является важным элементом предохранительного клапана и должна обеспечивать надежную работу в пределах требуемых параметров. Стандартные предохранительные клапаны обычно используют углеродистую сталь для умеренных температур. Вольфрамовая сталь используется для высокотемпературных неагрессивных применений, а нержавеющая сталь используется для коррозионно-активных или чистых паров. Для работы с высокосернистым газом и при высоких температурах часто используются специальные материалы, такие как монель, хастеллой и инконель.

Варианты и аксессуары для предохранительных клапанов

В связи с широким спектром применений, в которых используются предохранительные клапаны, имеется несколько различных вариантов:

Материал седла

Ключевым вариантом является тип используемого материала седла. Седла металл-металл, обычно изготавливаемые из нержавеющей стали, обычно используются для высокотемпературных применений, таких как пар. В качестве альтернативы упругие диски могут быть прикреплены к одной или обеим посадочным поверхностям, где требуется более плотное отсечение, как правило, для газов или жидкостей. Эти вставки могут быть изготовлены из различных материалов, но наиболее распространенными являются витон, нитрил или EPDM. Вставки с мягким уплотнением обычно не рекомендуются для использования с паром.

Таблица 9.2.2 Материалы седла, используемые в предохранительных клапанах

Материал уплотнения	Приложения
ЭПДМ	Вода
Витон	Области применения с высокотемпературным газом
нитрил	Применение воздуха и масла
Нержавеющая сталь	Стандартный материал, лучше всего подходит для пара
Стеллит	Износостойкий для тяжелых условий эксплуатации

Рычаги

Стандартные предохранительные клапаны, как правило, снабжены облегчающим рычагом, который позволяет поднимать клапан вручную, чтобы обеспечить его работоспособность при давлении, превышающем 75 % установочного давления. Обычно это делается в рамках обычных проверок безопасности или во время технического обслуживания для предотвращения заедания. Установка рычага обычно является требованием национальных стандартов и страховых компаний для систем с паром и горячей водой. Например, в Кодексе ASME по котлам и сосудам под давлением указано, что предохранительные клапаны должны быть оснащены рычагом, если они будут использоваться для воздуха, воды с температурой выше 60°C и пара.

Стандартный или открытый рычаг — самый простой из доступных рычагов. Обычно он используется в приложениях, где допустима небольшая утечка жидкости в атмосферу, например, в паровых и воздушных системах (см. рис. 9.2.5 (a)).

Если утечка среды недопустима, следует использовать набивной рычаг. При этом используется сальниковое уплотнение, обеспечивающее удержание жидкости внутри крышки (см. Рисунок 9.2.5 (b)).

Для обслуживания, когда рычаг не требуется, можно использовать колпачок, чтобы просто защитить регулировочный винт. При использовании вместе с прокладкой ее можно использовать для предотвращения выбросов в атмосферу (см. рис. 9)..2.6).

Для предотвращения открытия клапана при установленном давлении во время гидравлических испытаний при вводе системы в эксплуатацию можно использовать контрольную заглушку (рис. 9.2.7). После проверки заглушка удаляется и заменяется короткой заглушкой перед вводом клапана в эксплуатацию.

Открытые и закрытые крышки

Если не используется сильфонное или диафрагменное уплотнение, технологическая жидкость попадет в корпус пружины (или крышку).

Количество жидкости зависит от конкретной конструкции предохранительного клапана. Если выброс этой жидкости в атмосферу допустим, корпус пружины может быть выведен в атмосферу – открытая крышка. Обычно это выгодно, когда предохранительный клапан используется с высокотемпературными жидкостями или в котлах, поскольку в противном случае высокие температуры могут ослабить пружину, изменяя заданное давление клапана. Однако использование открытой крышки подвергает пружину клапана и внутренние детали воздействию окружающей среды, что может привести к повреждению и коррозии пружины.

Когда жидкость должна полностью удерживаться предохранительным клапаном (и системой слива), необходимо использовать закрытую крышку, которая не выходит в атмосферу. Этот тип кожуха пружины почти повсеместно используется для небольших резьбовых клапанов и становится все более распространенным во многих диапазонах клапанов, поскольку выброс жидкости, особенно при работе с паром, может быть опасен для персонала.

Сильфонное и диафрагменное уплотнение

Некоторые предохранительные клапаны, чаще всего используемые для воды, имеют гибкую диафрагму или сильфон для изоляции пружины предохранительного клапана и верхней камеры от технологической жидкости (см. рис. 9)..2.9).

Эластомерные сильфоны или диафрагмы обычно используются в системах горячего водоснабжения или отопления, тогда как сильфоны из нержавеющей стали используются в технологических процессах, использующих опасные жидкости.

Начало страницы

Предыдущий — Предохранительные клапаны Далее — Выбор предохранительного клапана

Что такое предохранительный клапан давления?

Что такое предохранительный клапан давления? (ПСВ)

Предохранительный клапан давления, также называемый откидным клапан, представляет собой тип устройства для сброса давления (PRD), который используется для выпуска газами или жидкостями и, таким образом, снизить давление в случае, если давление в сосуд достигает заданного значения. Назначение предохранительного клапана состоит в том, чтобы быть последней линией обороны в защите оборудования, окружающей среды и большинства главное персонал. В отличие от регулятора давления , регулятор давления предохранительный клапан следует использовать в качестве последней меры для предотвращения несчастных случаев, а не чем постоянное поддержание давления. Из-за этого предохранительные клапаны давления строго регулируются и должны соответствовать требованиям Кодекса ASME.

Из-за важности PSV клапан должен иметь возможность работать в любое время в любых условиях. Работа предохранительного устройства по давлению клапан не может полагаться на источник питания, чтобы он работал в случае отключение электричества. Таким образом, все предохранительные клапаны давления в конечном счете полагаются на технологической жидкости для открытия и закрытия клапана. Особенности работы клапана различаются в зависимости от того, является ли PSV подпружиненным или пилотным.

В чем разница в работе подпружиненный предохранительный клапан с пилотным управлением?

В подпружиненном PSV, называемом также прямым приводом, клапан закрывается под действием пружины, которая сжимается регулировочный винт. Это оказывает давление на шпиндель, который удерживает диск. прилегает к седлу форсунки. Пока сила пружины больше, чем сила, приложенная технологической жидкостью, клапан останется закрытым.

В случае избыточного давления сила технологической жидкости преодолеет усилие пружины, и диск больше не будет прилегать к сиденье. Когда заданное давление будет достигнуто, клапан будет протекать. Ссылка может быть услышана до того, как ее увидят. Поскольку давление продолжает расти выше уставки, клапан внезапно выскакивает (отсюда и название «отсекающий клапан») и снижает давление судно.

Пружинные регуляторы больше подходят для применения с заданными значениями высокого давления и агрессивной технологической жидкостью, чем пилотируемый ПСВ. Пружинные клапаны чувствительны к обратному давлению и лучше всего работают в приложениях, где противодавление отсутствует.

Предохранительный клапан давления с пилотным управлением аналогичной конструкции и те же компоненты, что и пружинный предохранительный клапан, с добавление прикрепленного пилота. В отличие от прямого действия, пилотный PSV полагается на то, что пилот подает сигнал главному клапану на открытие и закрытие. В норме условиях, давление поднимается на входе главного клапана и направляется в купол над главным клапаном. Это давление на входе прикладывает достаточную силу к куполу. чтобы седло главного клапана оставалось закрытым. Как только заданное давление будет достигнуто, пилот срабатывает, пилот открывается, чтобы сбросить избыточное давление.

Пилотные предохранительные клапаны рекомендуются для приложения с колеблющимся или высоким противодавлением из-за способность сбрасывать давление и предотвращать зацикливание. Пилотируемая тоже хорошо вариант для оборудования, требующего низкой скорости накопления, насколько это позволяет пилот для работы близко к заданному значению без каких-либо утечек.

Чем отличается предохранительный клапан давления (PSV) и клапан сброса давления (PRV)?

Термины «предохранительные клапаны давления» (PSV) и «сброс давления» Клапаны (PRV) часто взаимозаменяемо используются в промышленности в зависимости от по стандартам компании. Хотя PSV и PRV в конечном итоге служат одной и той же цели, есть некоторые различия в том, как они работают, производительность и уставка.

Предохранительный клапан, который обычно устанавливается на 10 % выше максимальное рабочее давление, открывается пропорционально увеличению давления. Предохранительный клапан давления, который обычно устанавливается на 3% выше максимального рабочее давление, полностью открывается как почти немедленная реакция на избыточное давление. Клапан сброса давления также обычно управляется оператор, в то время как предохранительный клапан давления открывается автоматически без по запросу оператора.

Предохранительные и предохранительные клапаны давления оба в некоторых случаях называются предохранительными клапанами. С технической точки зрения, Предохранительный клапан имеет характеристики как PSV, так и PRV и может использоваться в любом приложении.

В то время как PSV, PRV и предохранительные клапаны упоминаются по-разному и взаимозаменяемо в отрасли, важно понимать различия в технической терминологии, чтобы быть уверенным что приобретенные клапаны работают безопасным и эффективным образом для вашего применения.

Что вызывает избыточное давление в сосуде?

Событие избыточного давления определяется как любое состояние, которое может привести к тому, что давление в сосуде превысит максимальное рабочее давление. Там несколько факторов и сценариев, которые могут привести к избыточному давлению в сосуде включая, помимо прочего, засорение выпускных отверстий, отказ системы охлаждения, тепловое расширение, внешний огонь или тепло, химические реакции или клапан неисправность.

Вышеуказанные события могут привести к избыточному давлению, либо по отдельности или как одновременные явления. Поскольку существует так много переменных, которые могут сыграть роль в возникновении потенциально опасной ситуации, тщательно выбирая предохранительный клапан давления чрезвычайно важен.

Какие факторы следует учитывать при выборе давления Предохранительный клапан?

Поскольку предохранительный клапан давления играет жизненно важную роль в защиты оборудования и безопасности персонала необходимо обязательно подбирать лучший клапан для вашего применения. Есть несколько факторов, которые необходимо рассмотреть перед покупкой:

Давление настройки- Вам необходимо определить установленное давление, которое является точкой давления, при которой ваша безопасность давления клапан должен открыться.
Температура- Температура влияет на объем технологической среды, а также определяет, какой материал требуется для компонентов клапана.
Противодавление- Величина противодавления давление определит, какой тип предохранительного клапана давления pf вам нужен.
Заявление- Ваше заявление и тип технологической среды, с которой вы работаете (пар, газ, жидкость), также решающим фактором является выбор клапана с правильными компонентами.
Размер соединения- Предохранительные клапаны поставляются в широкий выбор типоразмеров и типов соединений. Размер клапана должен быть таким же большим, как размер впускного и выпускного трубопроводов.