Клапан предохранительный – типы, принцип работы

Содержание:

• Что такое предохранительный клапан
• Принцип работы предохранительного клапана
• Способы классификации предохранительных клапанов
• По принципу действия
• По высоте подъема запорного элемента
• По характеру открытия
• Основные параметры и характеристики
• Типичные проблемы и ошибки эксплуатации
• Преимущества и недостатки

Ни одна промышленная система или бытовое оборудование не может быть абсолютно защищено от скачков давления. Если такой скачок превысит предел прочности корпуса, трубу или бак может разорвать. Чтобы этого не случилось, нужна защита. В системах водоснабжения, отопления, пневматике, паровых установках эту функцию берет на себя простое устройство — предохранительный клапан. В статье от компании Гидротек рассказываем, что это за механизм, как он работает, каким бывает.

Что такое предохранительный клапан

Это элемент трубопроводной арматуры, который автоматически защищает систему от разрушения. Его задача: сбросить избыточную среду (жидкость, пар, газ), когда давление поднимается выше допустимого. После этого он герметично закрывается, а работа системы продолжается в штатном режиме.

В отличие от регулирующей арматуры предохранительное устройство не участвует в управлении потоками. Пока давление в норме, клапан закрыт и не влияет на работу системы. Как только показатель приближается к критической отметке, система открывается и стравливает лишнее.

Принцип работы предохранительного клапана

Все предохранительные устройства работают по общему принципу противодействия сил. В основе такого оборудования лежит запирающий элемент (золотник или тарелка), который прижат пружиной либо грузом.

С одной стороны на запорную арматуру давит рабочая среда из системы. С другой стороны ему противостоит пружина либо груз на рычаге. Пока давление в системе нормальное и усилие прижатия достаточно сильное, клапан надежно закрыт.

Запор открывается, когда сила давления рабочей среды становится больше силы прижатия. Запорный элемент приподнимается, открывая отверстие для сброса лишней жидкости, пара, газа в дренаж или атмосферу.

Предохранительный клапан — это арматура прямого действия. Он срабатывает исключительно за счет энергии самой среды, без использования внешних источников питания. Это делает его максимально надежным защитным устройством.

Способы классификации предохранительных клапанов

По принципу действия

Пружинные, где золотник прижимается к седлу пружиной. Устройства пружинного типа компактны, просты в настройке, могут устанавливаться на компрессорах или автоцистернах.

Рычажно-грузовые конструкции: золотник удерживается рычагом, на который подвешен груз определенной массы. Чем больше груз и длиннее плечо рычага, тем сильнее прижатие. Устройства достаточно громоздкие, используются в основном на стационарном технологическом оборудовании, в паровых котлах.

Импульсные предохранительные устройства — это системы, состоящие из главного и управляющего импульсного клапана. Импульсный срабатывает первым, направляя среду на поршень или мембрану главного клапана и заставляя его открыться. Применяются, например, на магистральных паропроводах, мощных энергоблоках.

Разрывные мембраны. Их нельзя назвать клапаном в прямом смысле этого слова, так как при достижении критического давления мембрана (тонкая пластина из металла, графита, полимера) разрушается. Такие устройства часто используются в агрессивных средах.

В компании Гидротек можно приобрести запорные устройства для трубопроводов и различного оборудования.

По высоте подъема запорного элемента

Предохранительные устройства могут быть трех типов:

• малоподъемными — высота подъема составляет до 1/20 диаметра седла;
• среднеподъемными — 1/20-1/4 диаметра седла;
• полноподъемными — золотник поднимается на высоту 1/4 диаметра седла или более.

По характеру открытия

Пропорциональные. Открываются плавно, пропорционально росту давления.

Двухпозиционные (полноподъемные). Открываются мгновенно на полное сечение, как только давление достигает порога срабатывания.

Основные параметры и характеристики

Чтобы правильно подобрать тип предохранительного клапана, нужно изучить его основные характеристики. Все они указаны в паспорте изделия и в маркировке на корпусе.

• Давление начала открытия (Ph). Это то давление, при котором клапан начинает приоткрываться и сбрасывать среду.
• Условный проход (Dу) — номинальный диаметр патрубка в миллиметрах. У запорной арматуры таких патрубков два: входной и выходной, часто разного диаметра.
• Пропускная способность (Kv) — показатель того, какой объем рабочей среды может быть сброшен за единицу времени.
• Диапазон рабочих температур — условия, в которых устройство можно использовать.
• Материал корпуса — для воды и неагрессивных сред выбирают латунь либо чугун, для горячего пара и агрессивных рабочих сред подходят углеродистая или нержавеющая сталь.
• Тип присоединения — муфтовый (резьбовой), фланцевый, под приварку.
• Давление полного открытия и закрытия — значения, при которых клапан открывается полностью и снова герметично закрывается после сброса избытка.

Типичные проблемы и ошибки эксплуатации

К типичным проблемам относятся следующие ситуации:

• негерметичность при работе системы в штатном режиме;
• запорный механизм не открывается при критическом давлении;
• открывается слишком рано или дребезжит;
• не закрывается после сброса давления;
• вибрация либо шум при работе.

Помимо механических проблем, могут быть ошибки монтажа и обслуживания.

• Монтаж против потока или с отклонением от вертикали (для некоторых типов) приводит к некорректной работе запорного механизма.
• Слишком узкий выходной патрубок — создается противодействие, при котором невозможно сбросить нужный объем среды.
• Отсутствие обслуживания. Оборудование нужно регулярно проверять, проводить опрессовку, принудительно открывать.
• Вмешательство в заводскую регулировку без стенда — реальное давление срабатывания не будет соответствовать маркировке.

Преимущества и недостатки

К преимуществам можно отнести:

• независимость от внешних источников питания;
• простоту конструкции;
• быстродействие;
• совместимость с любыми средами;
• возможность многократного использования.

При частых срабатываниях клапан может износиться, а пружинный механизм — устать. На подвижных объектах или в условиях сильной вибрации возможны ложные срабатывания. К минусам также относятся риск неполной герметичности после сброса, невозможность плавного срабатывания в системах с несжимаемыми жидкостями

Понимание конструкции, принципов работы, типичных проблем помогает избежать аварий, продлить срок службы оборудования.

Надеемся, эта статья была вам полезна.