Клапаны предохранительные. Клапаны предохранительные Основные типы клапанов и их предназначение
Предохранительный клапан представляет собой трубопроводную арматуру, которая защищает оборудование и трубопроводы высокого давления от механических повреждений и различного рода разрушений в результате возникновения аварийных ситуаций. Достигается это посредством выпуска избыточного количества жидкости, газа или пара из системы, а также сосудо в, в которых образуется чрезмерное давление. К тому же, данный клапан предотвращает сброс рабочей среды, когда номинальное давление восстанавливается.
Клапан предохранительный – это механизм, функционирующий в непосредственном контакте с рабочей средой вместе с другими конструкциями, выполняющими функцию защитной арматуры, в том числе, регуляторами давления.
Основные типы клапанов и их предназначение
Все предохранительные изделия могут отличаться между собой по целому ряду параметров, в зависимости от конструкционных особенностей, а именно:
- По типу замыкающего клапана:
- пропорциональный;
- двухпозиционный.
- По высоте подъема замыкающего органа:
- малоподъемные;
- среднеподъемные;
- полноподъемные.
- В зависимости от типа нагрузки на золотник:
- пружинные;
- рычажные;
- рычажно-пружинные;
- магнитно-пружинные.
Также предохранительные клапаны могут отличаться по характеру работы и представлять собой устройства прямого или непрямого действия. Первые считаются классическими предохранительными механизмами, а вторые относятся к классу импульсных приборов. Наиболее часто используемая в промышленности модификация – это угловой предохранительный дроссель пружинного типа.
Высокое давление (вернее его избыток) может возникать в системе по разным причинам, вызванным физическими внутренними процессами или же другими внешними факторами, такими, например, как:
Пружинный тип предохранительного клапана
Пружинные предохранительные клапаны защищают оборудование, и тем самым предотвращают его разрушение, в результате превышения давления выше нормы. Они используются на котлах, различных резервуарах, емкостях, трубопроводах и выполняют функцию сброса рабочей среды. Излишки могут быть выброшены просто в атмосферу или же в специальную отводящую трубопроводную систему. После того как давление нормализируется, клапан закрывается. Главными характеристиками предохранительного пружинного клапана являются его пропускная способность, а также значение давления срабатывания. Последнее настраиваться на специальном оборудовании в заводских условиях, а для тестирования работы устройства, либо удаления грязи, скапливающейся по ходу эксплуатации, клапаны имеют устройство, позволяющее открывать вручную данный прибор, хотя некоторые модификации могут обходиться и без него. Для эффективной и надежной эксплуатации клапана в газообразной среде, в его конструкции может присутствовать устройство принудительного обдува. В пружинных клапанах давлению среды на затворе противостоит степень сжатия пружины. Именно она определяет силу срабатывания, а от упругости используемой пружины зависит диапазон регулировок. Широкую популярность данная арматура получила за счет своей простой конструкции, легких настроек и широкого ассортимента данной продукции. Всё это позволяет подбирать наиболее подходящую модель для эксплуатации в конкретных условиях. Предохранительный дроссель монтируется вертикально. Элементом запирания в устройстве пружинного клапана выступает дисковый затвор. Специальное приспособление, наряду с пружиной задает прижимную силу и в случае возникновения избыточного давления, заявленной прижимной силы не хватает для удержания среды. В результате происходит процесс удаления её излишков из системы до тех пор, пока уровень давления не нормализуется до исходного уровня. Узнать больше об устройстве и особенностях конструкции конкретного пружинного клапана, можно изучив его паспорт. Основными его компонентами являются запорный орган, состоящий из затвора и седла, а также задатчик. Задатчик позволяет настраивать клапан. Очень важно, чтобы золотник вплотную прилегал к седлу и препятствовал утечкам. Такие настройки осуществляются с помощью винта. Затвор, как правило, закрывается при появлении давления, которое меньше чем рабочее на 10%.Предохранительные клапаны рычажного типа
Рычажным клапаном называют устройство, в котором запорный орган герметизируется с помощью пружины или груза. Предназначение таких клапанов неизменно – сброс лишнего объема рабочей среды в случае чрезмерного повышения давления. Настраивают рычажный клапан так, чтобы при нормальных показателях давления, положение затвора всегда оставалось закрытым. Золотник клапана ощущает давления сразу двух сил – это могут быть груз или пружина, а также непосредственно рабочее вещество. Груз фиксируется на плече рычага и его вес передается на шток клапана. При заранее определенных параметрах давления, сила прижимания затвора к седлу должна быть выше, чем сила давления рабочей среды и, соответственно, клапан удерживается в закрытом положении. При повышении давления, в определенный момент прижимная сила становятся равнозначной ей и именно в этот момент клапан открывается. В период, когда клапан открыт, выполняется забор лишней рабочей среды, вследствие чего снижается давление в системе. После этого затвор опять прижимается к седлу и клапан закрывается. Подавляющее большинство рычажных клапанов выполнены в виде углового корпуса (угол расположения штуцеров составляет 90 градусов). Но бывают и такие конструкции, в которых штуцеры расположены на одной оси. Данный корпус называется проходным. Основным предназначением рычажных клапанов является защита от всевозможных аварийных ситуаций. В связи с этим данный вид арматуры считается особенно важным ответственным узлом. Как и любое другое изделие, рычажные клапаны должны соответствовать определенным требованиям:- срабатывание при возникновении избыточного давления должно осуществляться быстро и без каких-либо осложнений, а при снижении его показателей до нормы, клапан обязан вернуться в закрытое положение;
- пропускная способность отдельно взятого клапана должна быть достаточной и равноценной количеству подаваемой рабочей среды.
Клапан предохранительный пружинный (КПП) – вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления.
Основные сборочные единицы и детали клапана:
1 - корпус, 2 - седло, 3 - золотник, 4 - крышка, 5 - шток, 6 - гайка, 7 - шпилька, 8 - пружина, 9 -сильфон (устанавливается в сильфонных клапанах), 10 - стопорный винт, 11 - регулировочная втулка, 12 -направляющая втулка, 13 - перегородка, 14 - регулировочный винт, 15 - колпак, 16 – резьбовой фланец.
Принцип работы. При нормальном рабочем давлении усилие сжатой пружины прижимает золотник к седлу (проход для сброса рабочей среды закрыт). При повышении давления сверх установленной величины на золотник начинает действовать противоположно направленная сила, которая сжимает пружину, и золотник поднимается, открывая проход для сброса рабочей среды. После снижения давления перед клапаном до давления закрытия золотник под действием пружины вновь прижимается к седлу, прекращая сброс среды.
Установочное положение – вертикальное, колпаком вверх.
Герметичность затвора – класс «В» ГОСТ Р 54808. По требованию заказчика возможно изготовление с другими классами герметичности.
Возможные исполнения клапанов:
- Герметичным колпаком, имеющим узел принудительного открытия, и без такового узла.
- Уравновешивающим сильфоном.
- Термозащитной перегородкой.
- «Открытой» крышкой.
- Стопорным элементом, препятствующим срабатыванию клапана.
Присоединение к трубопроводу:
- фланцевое;
- под линзовую продладку (фланец по ГОСТ 9399);
- штуцерное;
- цапковое.
Клапаны с сильфоном.
Сильфон – механизм, компенсирующий действие противодавления на выходе из клапана. Сильфон предназначен для защиты пружины клапана от вредного воздействия агрессивной рабочей среды в условиях повышенных или пониженных температур. Сильфонные клапаны изготавливаются из сталей марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ и предназначены для рабочих сред с температурой от минус 60 °С и ниже. Обозначение сильфонных клапанов: КПП4С, КППС.
Исполнение уплотнительных поверхностей и присоединительные размеры фланцев клапана – по ГОСТ 12815-80, ряд 2, строительные длины – по ГОСТ 16587-71.
Клапаны DN 25 PN 100 кгс/см2 могут изготавливаться со штуцерными концами для присоединения к трубопроводу по ГОСТ 2822-78, а также с фланцевым соединением по ГОСТ 12815-80, ряд 2.
Предохранительные клапаны номинальным давлением PN 250 кгс/см2 и PN 320 кгс/см2, как и другие модели, предназначены для защиты оборудования от недопустимого превышения давления посредством автоматического сброса избытка рабочей среды. Используются на оборудовании с жидкими и газообразными рабочими средами, не вызывающими коррозию корпусных деталей более 0,1 мм.
Предохранительные клапаны со штампосварным корпусом могут изготавливаться с индивидуальной строительной длиной (L и L1), высотой (H) и присоединительными размерами фланцев, что позволяет использовать их в качестве заменителей импортной арматуры без изменения уже смонтированного оборудования и трубопроводов.
Расчет пропускной способности клапанов – по ГОСТ 12.2.085-2002.
Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.
Давление начала открытия, Рн.о. (давление начала трогания; установочное давление) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле. При давлении начала открытия заданная герметичность в затворе клапана нарушается и начинается подъем запирающего элемента.
Давление полного открытия, Рп.о. – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.
Давление закрытия, Рз (давление обратной посадки) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Давление закрытия клапанов, Рз – не менее 0,8 Рн.
Противодавление – избыточное давление на выходе арматуры (в частности, из предохранительного клапана).
Противодавление представляет собой сумму статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании рабочей среды.
Обязательная минимальная информация для заказа.
При заказе клапанов необходимо заполнить опросный лист (Приложение В):
- тип изделия, обозначение, обозначение типа (по таблице фигур);
- номинальный диаметр входного патрубка, DN, мм;
- номинальное давление, PN, кгс/см2;
- давление настройки (Рн, кгс/см2) или номер пружины (при указании только номера пружины клапан настраивается на минимальное значение из диапазона указанной пружины);
- материал корпуса;
- наличие в конструкции клапана узла ручного подрыва;
- наличие в конструкции клапана сильфона.
Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного:
Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного DN 50 PN 16 кгс/см2 из стали 12Х18Н9ТЛ с узлом ручного подрыва, давлением настройки – Рн=16 кгс/см2, модели КПП4Р по ТУ 3742-005-64164940-2013:
Клапан предохранительный КПП4Р 50-16 DN 50 PN 16 кгс/см2, Рн=16 кгс/см2, 17нж17нж. При оформлении заказа особо оговаривается необходимость комплектации клапанов ответными деталями (ответные фланцы, прокладки, шпильки, гайки; для клапанов DN 25 PN 100 – ниппели с накидными гайками и прокладками).
Обратный клапан – элемент трубопроводной системы, предусматривающий движение рабочей среды только в одном направлении. Его использование обязательно для автономных насосных станций и другого оборудования, которое может выйти из строя при движении потока жидкости в обратном направлении.
Обратный клапан пружинный – одна из разновидностей запорных элементов. Он относится к категории арматуры прямого действия и срабатывает автоматически от энергии рабочей среды, что предупреждает выход оборудования из строя при отключении электроснабжения и других неисправностях.
Конструктивные особенности
Пружинный клапан конструктивно состоит из трех элементов:
- Корпус, выполненный обычно из латуни и оборудованный элементами для крепления к трубопроводу (муфта, резьба). Изготавливается корпус также из стали, чугуна и полипропилена. Выбор материала определяется параметрами рабочей среды, диаметром трубопровода.
- Рабочий элемент, представляющий подвижный золотник, включает две тарелки со специальной герметичной прокладкой между ними и шток.
- Исполнительный орган, представляющий пружину, расположенную между тарелками рабочего элемента и седлом. Обеспечивает автоматическое перекрытие тока жидкости при снижении давления или изменении его направления. От жесткости пружины зависит минимальное давление рабочей среды, при котором клапан автоматически открывается.
Преимущества обратных клапанов пружинных:
- возможность монтажа в любом положении;
- простота конструкции;
- универсальность.
Вместе с этим клапан чувствителен к загрязнениям в воде, которые ведут к износу герметизирующих тарелок, поэтому желательно перед ним устанавливать фильтр. Также рекомендуется монтировать клапан в легкодоступных местах для упрощения его технического обслуживания и замены.
Желательно устанавливать клапан в вертикальном положении таким образом, чтобы блокирующее усилие пружины совпадало с действием силы тяжести. Для правильного монтажа необходимо ориентироваться на стрелку, нанесенную на корпус клапана, которая показывает пропускаемое направление тока рабочей среды.
Сфера применения
Обратные клапаны пружинные широко используют в системах автономного водоснабжения, внутридомовых сетях многоквартирных зданий. Они устанавливаются на всасывающих линиях насосов, перед емкостными водонагревателями, бойлерами, счетчиками воды и другим оборудованием.
Каждый узел трубопроводной системы играет немаловажную роль в обеспечении ее работоспособности. К примеру, предохранительный пружинный клапан представляет собой трубопроводную арматуру, необходимую для защиты от разрушения при появлении избыточного давления в трубопроводе. Это возможно за счет выпуска среды из системы.
Еще пружинный клапан обеспечивает прекращение сброса среды, когда рабочее давление окажется в пределах нормы.
Особенности и принцип действия
Предохранительный клапан пружинного типа – арматура прямого действия, которая функционирует от среды. Откуда в системе может появиться избыточное давление? Как правило, причина кроется во внешних и внутренних факторах:
- неправильно собранная тепломеханическая схема;
- передача тепла от источников;
- неправильно функционирует оборудование.
Пружинный предохранительный муфтовый клапан устанавливается везде на местах, где есть риск появления избыточного максимального давления. Как правило, это бытовые или промышленные накопительные сосуды, функционирующие под давлением.
Большую популярность этой арматуре обеспечивает простая конструкция, легкие настройки, ассортимент продукции. Ведь такое разнообразие и возможности позволяют подобрать оптимальную модель для конкретных условий.
Монтаж предохранительного дросселя выполняется вертикально. Устройство пружинного фланцевого предохранительного клапана подразумевает использование в качестве запирающего элемента именно дискового затвора, который при запирании размещается между седел.
Прижимная сила задается с помощью специального приспособления и пружины для предохранительных клапанов.
Когда давление очень большое, указанной прижимной силы недостаточно, чтобы сдерживать среду, поэтому излишки удаляются, пока не выровняется давление до рабочего уровня.
Паспорт на клапан предохранительный пружинный позволяет узнать об устройстве изделия. Основные компоненты – задатчик и запорный орган. Последний состоит из седла и затвора.
При помощи задатчика он настраивается, чтобы золотник должным образом прижимался к седлу для препятствия пропуска среды. Настройка выполняется винтом.
Давление закрытия затвора, как правило, принимается ниже рабочего на 10 процентов.
Классификация продукции
Рассмотрим, какие существуют виды предохранительных изделий.
По характеру подъема замыкающего органа:
- двухпозиционного действия;
- пропорционального действия.
По высоте подъема органа:
- полноподъемные;
- среднеподъемные;
- малоподъемные.
По виду нагрузки на золотник:
- грузовые;
- магнито-пружинные;
- рычажно-пружинные;
- пружинные- .
По принципу действия:
- прямого – традиционные предохранительные изделия;
- непрямого действия – импульсные устройства.
Одна из модификаций, широко используемых в промышленности, — угловой предохранительный пружинный дроссель.
Еще один принцип классификации – по условному диаметру. К примеру, если используется обратный пружинный клапан Ду15 – значит, что условный диаметр составляет 15 мм, а обратный пружинный муфтовый дроссель Ду50 – 50 мм.
Характеристики изделий
Расчет пропускной способности выполняется по ГОСТу 12.2.085. Устройства могут использоваться в нефтяной, химической, газообразной и жидкой среде. Герметичность определяется по ГОСТу 9789-75.
Давление закрытия арматуры составляет более 0,8 Рн, где Рн представляет собой давление настройки, является самым большим на входе в клапан, при котором он остается в закрытом состоянии, при этом соблюдается должная герметичность.
Пружины для них изготавливаются чаще всего из стали 50ХФА. Пружинный обратный клапан тип 402 выполнен из чугуна.
Чтобы проверить исправность устройства в рабочем состоянии, пружинный предохранительный клапан СППК обладает решением для ручного открывания, продувки, следовательно, изделия без СППК не имеют возможности ручного открывания.
Размеры уплотнительных поверхности фланцев определяются по ГОСТу 12815-80.
В качестве примера одной из модификаций устройства приведем предохранитель 17с28нж, соответствующий ТУ3742-017-00218118-2002.
Устройство имеет характеристики:
- рабочее давление – 1,6 МПа;
- рабочая среда – неагрессивная, газ, пар, вода;
- материал корпуса – сталь;
- материал уплотнительного покрытия – нержавеющая сталь;
- соединение – фланцевое;
- температура – от минус 40 до плюс 250 градусов;
- масса и длина зависят от условного диаметра.
Нюансы выбора
Чтобы выбрать оптимальное изделие, необходимо учесть требования, которые к ним предъявляются:
- своевременное и безотказное устройство предохранительного клапана при указанном повышении уровня рабочего давления в системе;
- в открытом положении должна быть обеспечена необходимая пропускная способность;
- своевременное закрытие затвора с нужным уровнем герметичности;
- обеспечение стабильной работы.
Немаловажное значение имеет при выборе стоимость. Для примера рассмотрим, за сколько можно купить предохранительный пружинный клапан 17с28нж: цена на обратный муфтовый пружинный дроссель составляет от $300.
Конечно, многое зависит от производителя. Так, аналогичный обратный пружинный клапан Данфосс обойдется дороже – от $400.
Особенности работы изделия (видео)
Нюансы монтажа
Прежде чем устанавливать предохранительный пружинный клапан, следует выполнить простые действия:
- проверить маркировку;
- осмотреть корпус на предмет наружных повреждений;
- удалить защитный колпачок;
- внутри недолжно быть никаких посторонних предметов;
- следует помнить, что при монтаже составляющие изделия будут нагреваться.
Процесс монтажа производится в соответствии с действующими правилами безопасности и нормативно-техническими нормами. Выбор места, конструкции и количество клапанов, как и направление сброса среды, определяется проектом.
Место нужно подбирать так, чтобы был обеспечен свободный доступ для обслуживания и ремонта. Монтаж выполняется в вертикальном положении в верхней точке сосуда. Также установка может быть выполнена поблизости сосуда или трубопровода, только между изделиями не должен присутствовать запорный орган.
Размер штуцера не может быть меньше диаметра входного патрубка клапана.
Обратный пружинный тарельчатый клапан с большим числом тарелок может спровоцировать увеличение их сопротивления, что способно изменить разность давления в верхней и кубовой частях изделия. Поэтому его стоит устанавливать в последней области.
Самостоятельная установка подобных устройств – сложная процедура, требующая опыта и определенных навыков. Поэтому необходимо обращаться к профессионалам.
Неполадки и ремонт
Утечка среды через затвор происходит при наступлении давления ниже, нежели установочное.
- задержка на уплотнительных элементах посторонних предметов – необходимо выполнить продувку дросселя;
- повреждение уплотнительных элементов – выполняется проточка или притирка с последующей проверкой на герметичность; если глубина повреждений составляет более 0,1 мм, необходимо выполнять механическую обработку;
- деформация пружины – выполняется ее замена;
- нарушение соосности элементов из-за большой нагрузки – устраняется нагрузка, проверяется выкидная и приемная магистраль, необходимо выполнить перетяжку шпилек;
- пониженное давление открытия – регулировка, деформация пружины – выполняется ее замена;
- некачественная сборка после ремонта – устранить все недостатки сборки.
Ремонт предохранительных пружинных дросселей необходимо доверять профессионалам. Стоимость процедуры обойдется от $50.
Клапан предохранительный пружинный фланцевый 17с28нж - это один из основных видов , который применяется для защиты трубопроводного оборудования. Клапан предохранительный пружинный 17с28нж предназначен для защиты оборудования и трубопровода, от недопустимого превышения давления в системе. Обеспечение безопасных значений давления, осуществляется путем автоматического сброса избытков рабочей среды в специально установленный, отводящий трубопровод или в атмосферу, а при восстановлении рабочего давления, предохранительный клапан 17с28нж прекращает сброс рабочей среды.
Клапан предохранительный пружинный 17с28нж монтируется с оборудованием и с помощью фланцевого соединения. Клапан предохранительный пружинный 17с28нж фланцевый имеет срок службы более 11 лет, а производитель даёт на него гарантию 18 месяцев со дня ввода клапана в эксплуатацию. Предохранительный клапан 17с28нж негерметичен по отношению к внешней среде.
Материал основных деталей, из которых производится предохранительный пружинный клапан 17с28нж с фланцевым соединением:
- Корпус, крышка - Сталь 25Л
- Диск, седло - Сталь 20Х13
- Шток - Сталь 20Х13/Сталь 40
- Прокладка - АД1М
- Пружина - 50ХФА
Устройство предохранительного пружинного клапана 17с28нж
1 .Колпак
2 . Регулирующий винт
3 . Пружина
4 . Крышка
5 . Шток
6 . Узел ручного подрыва
7 . Узел золотника
8 . Седло
9 . Корпус
Габаритные и присоединительные размеры предохранительного клапана 17с28нж
|
DN, мм |
Размеры, мм |
||||||||||||
| 4 | |||||||||||||
Технические характеристики предохранительного клапана 17с28нж
|
Наименование |
Значение |
|||
|
Диаметр номинальный, DN, мм |
||||
|
Диаметр отверстия в седле dc, мм |
||||
|
Допустимые протечки в затворе, см 3 /мин |
5-для воздуха 1-для воды |
10-для воздуха 2-для воды |
||
|
Площадь сечения седла Fс, мм 2 , не менее |
||||
|
Давление номинальное на входе РN, МПа (кгс/см 2) |
||||
|
Давление номинальное на выходе РN, МПа (кгс/см 2) |
||||
|
Давление полного открытия Рп.о. МПа (кгс/см 2), не более |
Для газообразных сред: Рн+0,05 (0,5) для Рн<0,3 МПа; 1,15 Рн для Рн>0,3 МПа Для жидких сред: Рн+0,05 (0,5) для Рн<0,2 МПа; 1,25 Рн для Рн>0,2 МПа |
|||
|
Давление закрытия Рз |
не менее 0,8 Рн |
|||
|
Пределы давлений настройки пружины, Рн МПа (кгс/см 2), не менее |
0,05-0,15 (0,5-1,5); 0,15-0,35 (1,5-3,5); 0,35-0,7 (3,5-7,0); 0,7-1,0 (7-10); 1,0-1,6 (10-16) |
|||
|
Температура окружающей среды, ÐС |
от минус 40 до 40 |
|||
|
Температура рабочей среды, ÐС |
от минус 40 до 450 |
|||
|
Характеристика рабочей среды |
Вода, пар |
|||
|
Коэффициент расхода? |
0,8 для газообразных; 0,5 для жидких сред |
|||
|
Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей корпуса |
по ГОСТ 12815-80 исп.1 ряд 2 |
|||
|
Масса без фланцев (кг) |
||||