Как настроить предохранительный клапан
Настраивать клапан нужно по месту установки после завершения монтажных работ и после того, как промыта система. Задайте давление настройки, проверьте давление начала открытия и закрытия изделия.
Настройки нужно ставить чуть выше максимального рабочего давления, которое допустимо при нормальном режиме эксплуатации конструкции. А давление полного открытия не должно быть выше минимального уровня самого слабого элемента системы. Давление закрытия должно превышать показатель минимально допустимого.
Настраивать давление в пружинной конструкции нужно путем вращения специального винта, который сжимает пружину, а рычажную конструкции настраивают посредством нужной массы груза.
Итак, клапан готов к работе, если он в состоянии обеспечить герметичность перекрытия, а также полное открытие и закрытие затвора. Кроме того, давление может отклоняться в пределах допустимых колебаний, которые приведены в техническом паспорте изделия.
3 Определения
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 предохранительный клапан:
Клапан, предназначенный для защиты от недопустимого давления посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановления рабочего давления.
3.1.1 предохранительный клапан прямого действия:
Предохранительный клапан, в котором действию давления рабочей среды на запорное устройство (затвор) противодействует механическая нагрузка (груз, рычаг с грузом, пружина).
3.1.2 предохранительный клапан, приводимый в действие клапаном управления:
Предохранительный клапан, открытие и закрытие которого обеспечивается клапаном управления, изолированным от воздействия рабочей среды и имеющим независимый от основного клапана источник энергии.
3.2 давление:
3.2.1 рабочее давление:
Наибольшее избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана.
Под нормальным протеканием рабочего процесса следует понимать условия (давление, температуру), при сочетании которых обеспечивается безопасная работа сосуда.
3.2.2 расчетное давление:
Избыточное давление, на которое производится расчет прочности сосуда в соответствии с ГОСТ 14249 .
3.2.3 давление настройки:
Наибольшее избыточное давление на входе в клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.
Давление настройки клапанов при направлении сброса в систему без противодавления принимается равным расчетному давлению.
Давление настройки клапанов при направлении сброса в систему с противодавлением принимается меньшим на значение расчетного противодавления.
3.2.4 противодавление:
Избыточное давление на выходе из клапана при сбросе среды.
3.3 пропускная способность:
Весовой расход рабочей среды через клапан.
3.4 расчетное проходное сечение:
Площадь узкого сечения проточной части седла клапана.
3.5 коэффициент расхода:
3.5.1 коэффициент расхода для газообразных сред:
Отношение измеренной пропускной способности к пропускной способности, рассчитанной при тех же параметрах, через идеальное сопло с площадью узкого сечения, равной расчетному проходному сечению клапана.
3.5.2 коэффициент расхода для жидкости:
Отношение измеренной пропускной способности к пропускной способности, рассчитанной без учета сопротивлений, создаваемых клапаном, через сечение площадью, равной площади выходного патрубка клапана.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.2.063-81* Система стандартов безопасности труда. Арматура промышленная трубопроводная. Общие требования безопасности ________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р 53672-2009, здесь и далее по тексту. – Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
ГОСТ 25215-82 Сосуды и аппараты высокого давления. Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность
ГОСТ 26303-84 Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Методы расчета на прочность
СТ СЭВ 5206-85 Сосуды и аппараты высокого давления. Фланцы, крышки плоские и выпуклые. Методы расчета на прочность
Конструкция и принцип действия клапана
Предохранительный сбросной клапан (ПСК) состоит из следующих элементов:
- корпуса устройства, который изготавливается из латуни, бронзы или иных материалов, инертных к коррозии и проходящей среде;
- мембраны, которая под избыточным давлением воздействует на пружину, открывая проход;
- крышки корпуса, штока и иных дополнительных элементов, обеспечивающих корректность работы основного механизма;
- двух отводов, один из которых предназначается для соединения с основной веткой трубопроводной магистрали, а второй – с аварийной веткой, в которую при необходимости будет сброшена рабочая среда.
Основные рабочие элементы предохранительного клапана
Сброс рабочей среды при возникновении избыточного давления может осуществляться не только в аварийный трубопровод, но и в атмосферу. Такое решение чаще всего принимается при строительстве газопроводов.
Принцип работы предохранительного клапана и устройство арматуры представлены на видео.
Как выбрать надежный клапан
В проекте отопительной системы нужно чётко определять предельные допустимые значения давления. Также учитывается продуктивная способность бойлера или насоса, объём, особенности циркуляции температуры рабочей среды. Исходя из этого подбирается тип и конструктивные особенности. Из ранее перечисленных видов пользователям рекомендуется использовать пружинные предохранительные клапаны. Они отлично подойдут для котлов с небольшой мощностью. Также используют устройства с низким или средним подъёмом для водогрейных систем.
Если рабочая среда сбрасывается в окружающую среду, то следует выбрать устройство открытого вида. Если сброс происходит в дренаж, то используется конструкция корпуса с выходным патрубком резьбового присоединения.
Принцип работы и возможные дефекты сбросного предохранительного клапана
Расолька С.Г. ООО «Гилберт Инвест» Эксперт
Шевченко О.В. ООО «Гилберт Инвест» Директор департамента экспертиз
Сброс газа за регулятором при кратковременном увеличении давления газа выше установленного должен осуществляться с помощью специальных предохранительных сбросных клапанов (ПСК). Сегодня выпускают две разновидности подобных устройств: ПСК-25 и ПСК-50. Их монтируют на газопроводах среднего и низкого давления.
Предохранительные сбросные клапаны являются закрытой в эксплуатационном состоянии арматурой, которая открывается на непродолжительное время, но при достижении необходимого давления в контролируемой точке в автоматическом режиме закрывается. Существуют пружинные и мембранные клапаны. Пружинные устройства снабжаются устройством, используемым для их принудительного открывания и продувки для предотвращения примерзания и прилипания золотника к седлу, а также с целью удаления твердых частиц, которые попали между уплотнительными поверхностями.
Существуют клапаны ПСК малоподъемного и полноподъемного типа. Малоподъемные разновидности характеризуются постепенным открытием затвора, пропорционально повышению давления в контролируемой точке газопровода. Открытие полноподъемных клапанов происходит резко и полностью, сильным рывком, а закрытие так же осуществляется резко, при наличии удара золотника о седло (в случае понижения давления).
В полноподъемных ПСК, если достигнуто максимально разрешимое давление, затвор ПСК должен открыться до полного подъема, в открытом состоянии функционировать стабильно. Закрытие затвора должно осуществляться при снижении давления до номинального значения либо ниже его на пять процентов, и гарантировать герметичность. При запаздывании закрывания затвора газовое давление в сети может существенно уменьшиться, что может вызвать нарушение режима функционирования системы и выброс в окружающую среду чрезмерно большого объема газа.
У малоподъемных ПСК при закрывании затвора после сброса требуемого объема газа сложно добиться герметичности затвора, поскольку для этого нужно приложить большее усилие, нежели в режиме «закрыто». Подобные клапаны останавливают сброс газа только после того, как давление снизилось до 0.8-0.85 процента рабочего давления, что вызывает постоянный либо продолжительный сброс газа в окружающую среду.
Основным достоинством мембранных ПСК можно считать наличие эластичной мембраны, которая играет роль чувствительного элемента. Если в пружинных моделях золотник является не только чувствительным элементом, но и запорным органом, то в мембранных устройствах золотнику отводятся только запорные функции.
Предохранительные сбросные клапаны могут иметь разного рода неисправности, приводящие к нестабильному функционированию газопроводов. Одним из возможных дефектов может быть негерметичное закрывание клапана, причиной которого является неплотное прилегание клапана к седлу. Для устранения этой неисправности требуется произвести очистку клапана и замену резины уплотнителя.
Другим вероятным дефектом ПСК может стать не открывание клапана при увеличении давления выше установленной нормы. Причиной этого могут стать разрыв мембраны или излишнее затягивание пружины. Для решения проблемы достаточно ослабить пружину и выполнить замену мембраны.
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления».
2. СНиП 42-01-2002 – «Газораспределительные системы».
К предохранительным клапанам предъявляются следующие требования
- при достижении максимально допустимого давления клапан должен безотказно открываться до полного подъема и пропустить рабочую среду в требуемом количестве;
- в открытом состоянии клапан должен работать устойчиво без вибраций;
- клапан должен закрываться при давлении не намного ниже рабочего и при последующем возрастании давления до рабочего обеспечить требуемую степень герметичности;
- в закрытом состоянии клапан должен обеспечивать требуемую степень герметичности при рабочем давлении.
Однако нужно учитывать, что надежность полного открытия предохранительных кла-паяов при заданном давлении и обеспечение заданной пропускной способности является требованием, которому должны быть подчинены все остальные предъявляемые требования.
Наибольшее распространение получили пружинные и рычажно-грузовые предохранительные клапаны.
Рычажно-грузовые клапаны изготовляют только малоподъемньми: однорычажные клапаны – с одним седлом и двухрычажные – с двумя седлами. Эти клапаны – простой конструкции; отличаются постоянством усилия; могут быть использованы только в стационарных установках; не могут быть использованы для работы с противодавлением.
Малоподъемные клапаны используются, как правило, на несжимаемых средах. Применение их на сжимаемых средах нецелесообразно из-за невысокого значения пропускной способности, которое для сжимаемых сред может быть существенно повышено в конструкциях полноподъемных клапанов.
К преимуществам малоподъемных клапанов перед полноподъемньми относятся: пропорциональность характеристики и способность открываться так, чтобы был обеспечен фактический аварийный расход; возможность их использования для жидких и газообразных сред.
Пружинные клапаны – более совершенной конструкции, чем рычажно-грузовые; имеют меньшую инерционность, меньшую массу и габаритные размеры; преимущественно полноподъемные.
Полноподъемные клапаны характеризуются быстротой срабатывания на полный ход золотника. Они обеспечивают высокие значения пропускной способности при сравнительно малых превышениях давления в защищаемой системе. Время открытия этих клапанов -0,008…0,04 с.
Виды предохранительных клапанов
В системе отопления предохранительный клапан выполняет защитную функцию с целью не допустить высокого давления
Особенно это важно для котлов парового типа
Давление поднимается чаще всего вследствие таких причин:
- отказ автоматических систем регулировки давления;
- резкое повышение температуры окружающей среды и появление пара.
Предохранительные изделия в основном бывают двух видов:
В рычажно-грузовых конструкциях действию давления на золотник противодействует груз, его сила передается посредством рычага на шток. Он перемещается по длине рычага, и можно таким способом регулировать силу давления золотника к седлу. Далее он открывается, когда рабочая среда начинает давить на нижнюю часть золотника с усилием больше, чем сила рычажного натиска и вода уходит через патрубок.
А пружинные предохранительные агрегаты работают с помощью электромагнитного привода. На шток золотника оказывает давление пружина, и регулировка происходит путем смены степени сжатия пружины.
Небольшие системы отопления лучше всего сочетаются с пружинными изделиями, их преимущества в этом случае такие:
- компактность;
- настройка способна меняться лишь при использовании инструментария;
- шток золотника может иметь разное положение;
- возможность комбинации с другими изделиями.
По принципу работы предохранительные клапаны разделяются на такие:
- приборы прямого действия;
- непрямого;
- двухпозиционного.
Предохранительный клапан прямого действия может открываться только под давлением рабочей среды, непрямого – под влиянием источника давления.
А по типу подъема запора устройства бывают:
- малоподъемными;
- среднеподъемными;
- полноподъемными.
Устройство Клапана ПСК
Корпус клапанов выполнен в виде усеченного конуса с фланцем, седлом и двумя отверстиями с резьбой трубной цилиндрической 1 дюйм — исполнение ПСК-25П, 2 дюйма – исполнение ПСК-50П или с метрической резьбой М36х1,5 – исполнение ПСК-25ПФ и М56х2 — исполнение ПСК-50ПФ.
Седло перекрывается клапаном поз. 3 с резиновым уплотнением. Клапан собран с мембранной поз. 6, которая жестко закреплена между клапаном и тарелкой поз. 7. В свою очередь мембрана закреплена между корпусом поз. 1 и крышкой поз. 2.
Пружина поз. 4 зажата между тарелкой мембраны и упором поз. 8. Путем вращения регулировочного винта поз. 5 перемещается упор поз. 8, изменяя, таким образом, усилия пружины, которая определяет настройку клапана на давление в заданных пределах.
Для проверки работоспособности клапан снабжен механизмом принудительного открытия, который приводится в действие тягой поз. 9.
Подготовка и запуск изделия в работу
Клапан устанавливается таким образом, чтобы направление движения среды совпадало с направлением стрелки на корпусе изделия, либо согласно буквенному обозначению, указанному на корпусе изделия. Кран перед ПСК должен быть открыт и опломбирован. Все соединения обвязки газопроводной арматуры при монтаже ПСК проверяются на герметичность. Утечки газа через неплотности соединений не допускаются.
Устанавливать ПСК низкого давления срабатывания (маркируются буквой Н) в рабочее положение необходимо крышкой вниз. ПСК среднего и высокого давления настройки (маркируются буквами «С» и «В») возможно устанавливать в любом положении.
Для проверки работоспособности клапана следует потянуть за тягу механизма принудительного открытия (поз.9). При этом клапан открывается. Операцию повторить 3 – 4 раза.
Включение Клапана производится путем вращения регулировочного винта (поз. 5) до нужных параметров срабатывания. Винт легко доступен. Вращение винта происходит легко, без заеданий.
Безопасная полная остановка работы Клапана производится закрытием крана, установленного перед Клапаном.
Принцип работы Клапана
Газ от сети через входное отверстие корпуса входит в полость клапана. При установившемся режиме контролируемое давление газа в установленных пределах уравновешивается настроенной пружиной, и клапан герметично закрыт.
Когда давление газа в сети (также и в полости клапана) превысит предел настройки, мембрана, преодолевая усилия пружины, опустится вместе с клапаном, открывая при этом выход газа в атмосферу через сбросной патрубок.
Сброс газа произойдет до снижения давления в сети ниже настроенного, после чего под действием пружины клапан закроется.
Цена, сроки изготовления, условия доставки
Цена на клапаны ПСК предоставляется по официальному запросу в нашу компанию. Срок изготовления сбросных клапанов не превышает 20 дней. Имеются также складские запасы. Доставка осуществляется во все районы РФ, а также на территорию стран СНГ любыми видами транспорта. Гарантийный срок эксплуатации – 36 месяцев с даты ввода изделия в эксплуатацию, но не более 42 месяцев с даты изготовления.
Назначенный срок службы Клапана – 35 лет.
По специальному заказу потребителя Клапаны могут настраиваться на заданное давление срабатывания в соответствии с конкретным заказом или техническим заданием и пломбироваться.
Разновидности устройств и принцип действия
В конструкцию спускного клапана входят два обязательных компонента: запорная деталь, состоящая из седла и затвора, и задатчик силового воздействия. Различают несколько видов оборудования, имеющих свои особенности. Они классифицируются по определенным признакам.
Классификация #1 — по механизму прижима
В отопительных системах частных домов, квартир и промышленных установок небольшой мощности предпочтение отдается пружинному типу изделия.
Устройство отличается простым и надежным строением, компактными габаритами, возможностью комбинирования с другими элементами блока безопасности, доступной ценой. Сила сжатия пружинного механизма зависит от параметра давления, при котором срабатывает клапан. На диапазон настройки влияет упругость самой пружины.
Принцип действия пружинных предохранителей заключается в следующем:
- на затвор устройства воздействует поток воды;
- движение теплоносителя ограничивается усилием пружины;
- критическое давление превышает силу сжатия, приподнимая шток золотника вверх;
- жидкость отправляется в выходной патрубок;
- внутренний объем воды стабилизируется;
- пружина закрывает затвор, возвращая его в первоначальное положение.
Корпус пружинистого устройства делают из качественной высокопрочной латуни с применением технологий и методик горячего штампования. В производстве пружины используется сталь. Мембрану, уплотнители и рукоятку изготавливают из полимеров.
Некоторые торговые марки выпускают оборудование с уже установленными заводскими настройками. Также в ассортименте есть модели, настраиваемые по месту монтажа в период пусконаладочных работ.
Рычажно-грузовые предохранители распространены не так широко. В частных автономных системах с котлом их монтируют редко. Эксплуатация сосредоточена в промышленной отрасли на крупных производствах, где диаметр трубопроводов составляет не меньше 200 мм.
Усилие на шток в таких механизмах дает не пружина, а груз, навешенный на рычаг. Он передвигается по длине рычага, регулируя силу, с которой шток будет прижиматься к седлу.
Рычажно-грузовой клапан открывается, когда давление среды с нижней части золотника превышает показатели, исходящие от рычага. После этого вода уходит через специальное сбросное отверстие.
Давление срабатывания, как и диапазон настроек, определяется длиной рычага и массой груза. Рычажные предохранители не уступают пружинным приборам в плане надежности, но стоят дороже. Приспособления устанавливают на фланцевые соединительные детали труб с диаметром условного прохода от 50 и более.
Классификация #2 — по высоте подъема затвора
В малоподъемных предохранительных клапанах затвор поднимается не выше, чем на 0,05 диаметра седла. Механизм открытия в подобном оборудовании пропорциональный.
Ему свойственна низкая пропускная способность и самая примитивная конструкция. Малоподъемное оборудование применяют на сосудах с жидкой средой.
У полноподъемных приборов подъем затвора выше. Это означает, что их пропускная способность намного лучше, чем у предыдущего варианта, поэтому они способны сбрасывать более масштабные объемы излишков теплоносителя.
Классификация #3 — по скорости срабатывания
Затворная крышка пропорциональных предохранительных клапанов открывается постепенно. Как правило, величина открытия пропорциональна росту давления, оказываемого на внутреннюю поверхность. Одновременно с подъемом механизма плавно увеличиваются объемы сбрасываемого теплоносителя.
Конструкция устройств не ограничивает возможности их использования в сжимаемой среде, но все-таки они преобладают в системах с водой и другой жидкостью.
Особенность двухпозиционных клапанов – моментальное срабатывание с полным открытием после достижения граничных отметок давления в системе, при которых открывается затвор предохранителя.
Специалисты рекомендуют эксплуатировать эти приспособления в сжимаемых средах. К числу их главных недостатков относят наличие характерных автоколебаний затвора.
При монтаже двухпозиционного клапана в отопительной системе с жидким теплоносителем следует учитывать, что во время резкого открытия затвора произойдет сброс большого количества воды.
Из-за этого слишком быстро упадет давление. Клапан мгновенно закроется, что повлечет за собой гидравлический удар. Пропорциональные устройства подобных рисков не вызывают.
6 Требования к предохранительным клапанам, приводимым в действие с помощью клапанов управления
6.1 Клапаны и их вспомогательные устройства должны быть сконструированы так, чтобы при отказе любого управляемого или регулирующего органа или при прекращении подачи энергии на клапан управления была сохранена функция защиты сосуда от превышения давления путем дублирования или иных мер. Конструкция клапанов должна удовлетворять требованиям 5.3 и 5.5.
6.2 Конструкцией клапана должна быть предусмотрена возможность управления им вручную или дистанционно.
6.3 Клапаны, приводимые в действие с помощью электроэнергии, должны быть снабжены двумя независимыми друг от друга источниками питания. В электрических схемах, где отключение энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания.
6.4 Если органом управления является импульсный клапан, то диаметр условного прохода этого клапана должен быть не менее 15 мм.
Технические требования к предохранительным клапанам
Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:
- Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
- Достаточная пропускная способность при открытии.
- Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
- Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
- Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.
Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.
