Все эти виды нарушений требуют сброса избыточного давления из защищаемой системы. Избыточное давление может быть сброшено предохранительным клапаном путем удаления части среды.
Основные типы предохранительных клапанов и их применение
В процессе эксплуатации любой системы в результате неисправности в трубопроводе может возникнуть высокое давление, которое выведет из строя оборудование. Для защиты оборудования в системе устанавливается предохранительный клапан, который выпускает излишки рабочей жидкости, если давление в трубопроводах поднимается выше номинального и система восстанавливается до номинального давления.
Предохранительное устройство высокого давления устанавливается в трубах и резервуарах, находящихся под давлением. В зависимости от области применения конструкция предохранительных элементов может различаться, но схема и принцип действия для всех одинаковы.
При нормальной работе седло закрывается пружинным механизмом и не влияет на работу системы. Давление настройки клапана равно рабочему давлению в системе. Когда давление в системе трубопровода превышает силу пружины, закрывающей седло, седло открывается, и токопроводящая среда выходит наружу. В результате давление упадет, и седло снова закроется.
Рабочей средой может быть вода, пар, газообразные фракции, смазочные и гидравлические масла и нефтепродукты. Поэтому избыточное давление может также сбрасываться в атмосферу, например, в пар, воздух, воду или обратно в нагнетательную линию в случае агрессивных материалов.
Предохранительный клапан начинает слегка открываться, чтобы сбросить давление на 3% ниже номинального. Изначально разряжение рабочей среды низкое, но если этого недостаточно и давление возрастает, выпуск откроет доступ к сливу при 110-115% рабочего давления.
Когда давление упадет, выпуск закроет доступ, и система будет работать в нормальном режиме.
Использование предохранительных устройств
Для обеспечения безопасной работы предохранительные фитинги являются обязательным компонентом любой напорной системы.
В зависимости от условий эксплуатации они могут быть установлены в следующих местах:
- Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубах после подающего насоса. Поскольку горячая вода является агрессивной, сброс должен быть направлен в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество приборов может достигать двух и более.
- Фитинги для холодной воды устанавливаются в трубы питьевого водоснабжения. Сброс направляется непосредственно в землю.
- Гидравлическая система. В качестве рабочей жидкости используется гидравлическое масло. Гидравлическая система используется для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительная арматура устанавливается на трубопроводах или может быть частью насоса или гидрораспределителя. Масло сливается в дренажную линию.
- Трубы газоснабжения. Повышение давления в трубах может привести к аварийной ситуации – отключению пламени от горелок, накоплению избыточного газа и взрыву в помещении. По этой причине фитинги устанавливаются непосредственно после регулятора давления, а выходной патрубок выводится в атмосферу.
- Воздушная система, компрессоры. Предохранительное устройство устанавливается в корпусе компрессора, а выходное отверстие выводится в атмосферу.
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА УСТАНАВЛИВАЮТСЯ В КОРПУСЕ КОМПРЕССОРА И ВЫВОДЯТСЯ В АТМОСФЕРУ.
ИЩЕТЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН?
ИЩЕТЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН?
Выберите клапан
Изучите каталог, чтобы выбрать предохранительный клапан.
Полезные статьи
Экспертные материалы по предохранительным клапанам.
Заказать клапаны
Отправьте быстрый запрос о предохранительных клапанах.
Заказать у
Содержание
- Требования к установке
- Классификация предохранительных клапанов
- Предохранительные клапаны наиболее часто используются в оборудовании. Их можно разделить на следующие категории:
- Конструкция предохранительного клапана
- Расположение предохранительных устройств
- При установке на судах
- Способ установки на судах
- Во взрывоопасных зонах
- На колонных машинах
- Информация об одобрении типа
- Устройство безопасности
- Давление
- Сосуд под давлением (оборудование)
- Как давления связаны между собой:
- Давление предохранительных клапанов
- Диапазон давления клапанов
- Расчет предохранительных клапанов
- Расчет пропускной способности предохранительного клапана
- Конструкция пружинного предохранительного клапана
- Видео об оборудовании для обеспечения безопасности
Требования к установкам
Основные виды опасностей определены в ТР ТС 032/2013. Это технический регламент Таможенного союза, документ, устанавливающий требования безопасности к оборудованию, работающему под избыточным давлением. Перечень опасных факторов обширен, но мы рассмотрим только 2 из них
- избыточное давление
- неисправность предохранительных устройств.
Это означает, что избыточное давление является опасностью, требующей установки предохранительных устройств, но отказ предохранительных устройств также является опасностью. Это означает, что если устройство выходит из строя из-за неисправности, мы возвращаемся к первому пункту – избыточному давлению.
По этой причине устройство, внутренний объем которого ограничен запорным клапаном и в котором давление может подняться выше допустимого уровня, оснащается предохранительными устройствами. Они автоматически предотвращают избыточное давление, сбрасывая рабочую среду в атмосферу или систему удаления.
Типы предохранительных клапанов
Все подобные устройства можно классифицировать по нескольким техническим параметрам
- принцип действия;
- способ подъема блокирующего элемента
- высота подъема блокирующего элемента;
- тип механической нагрузки.
По принципу действия все подобные клапаны делятся на устройства прямого и обратного действия. Первые приводятся в действие непосредственно под воздействием транспортируемой жидкой или газообразной среды, пара. Вторые реагируют на внешний источник давления, электрический сигнал.
По типу (способу) подъема запорного органа все предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные. Первые обычно используются в трубопроводах с несжимаемыми средами, причем степень открытия зависит от уровня избыточного давления, что позволяет равномерно сбрасывать излишки среды. Вторые открываются сразу на полный допустимый ход, обеспечивая максимальный сброс напряжения (наиболее эффективны для сжимаемых сред).
В зависимости от подъема запорного элемента все такие клапаны делятся на клапаны с низким и высоким подъемом. В первом случае подъем составляет около 5% от диаметра седла. Их особенностью является низкая пропускная способность, поэтому они обычно устанавливаются в трубопроводных системах малой пропускной способности. Как правило, такие клапаны являются пропорциональными и имеют простую конструкцию. Полноподъемные модели обычно основаны на двухступенчатом принципе работы с высотой подъема, которая может превышать диаметр седла. Такие изделия обладают высокой производительностью, но сложны по конструкции, что повышает их стоимость.
В зависимости от вида нагрузки, оказываемой на золотник запирающего элемента, все изделия делятся на грузовые (рычажно-грузовые) и пружинные. Первые представляют собой устройства, в которых давление уравновешивается силой, оказываемой рычажным механизмом. В зависимости от длины и веса рычага определяется диапазон возможных давлений, при которых срабатывает клапан. Пружинные клапаны имеют соответствующую часть, жесткость которой определяет рабочий диапазон. Использование пружины значительно повышает надежность, упрощает конструкцию и снижает конечную стоимость изделия.
Особенности выбора и установки предохранительного клапана
При выборе конкретной модели необходимо учитывать следующие моменты:
- Пружинные клапаны имеют более компактные размеры, поэтому используются в условиях ограниченного пространства;
- Рычажные предохранительные клапаны более склонны к вибрации из-за шарнирных соединений и длинного рычага;
- Пружинный клапан со временем изменяет значение силы давления из-за изменения структуры металла пружинного элемента вследствие старения и частого подъема;
- Рычажные клапаны при работе используют силу тяжести и поэтому должны устанавливаться только в горизонтальном положении.
При установке предохранительных клапанов необходимо учитывать, что среда должна отводиться в специальное устройство или непосредственно в окружающую среду и что перед клапаном не должно быть запорной арматуры. Кроме того, при подключении и определении размеров клапана необходимо учитывать следующие рекомендации
- Диаметр выходного патрубка должен быть достаточно большим для предотвращения противодавления;
- Если предусмотрена возможность использования газообразной среды, на патрубке может быть установлен свисток, сигнализирующий о срабатывании клапана;
- характеристики и материал предохранительного клапана должны быть совместимы с транспортируемой средой и параметрами трубопровода.
МЕМБРАННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Мембранные предохранительные устройства (MSD) – предназначены для защиты установок от опасного избыточного давления и широко используются в следующих отраслях промышленности:
- Тепловая и атомная энергетика
- Нефтедобыча, нефтехимия и нефтепереработка
- Химия
- Металлургия
- Транспорт
- Машиностроение.
- Быстрое реагирование
- Точность реакции
- Компактная конструкция
Мембранные предохранительные устройства делятся на:
- LPS с разрывными мембранами;
- LPA с "защелкивающимися" мембранами.
LPS с разрывными мембранами, используются для жидких и газообразных сред – с плоской или куполообразной предохранительной мембраной, которая разрывается при воздействии давления на ее вогнутую поверхность. Если давление превышает допустимое рабочее давление, мембрана начинает растягиваться. Из-за повышенного давления растяжение будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут предел растяжения и мембрана не разорвется.
Рис. 8 ЛПА с разрывным диском
ЛПА с "разрывной" мембранойв основном используются для газообразных сред – с куполообразным разрывным диском, который подвергается давлению, действующему на выпуклую поверхность, что приводит к его сжатию. При достижении давления разрыва сжимающая сила стремится изогнуть диск и вызвать его разрыв по предварительно растрескавшемуся участку.
Рис. 9 LCA с защелкивающейся мембраной
Щелевые мембраны имеют ряд преимуществ перед разрывными мембранами:
ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМ КЛАПАНАМ
Предохранительные клапаны должны отвечать ряду требований.
Прежде всего, они должны быть надежными. Под термином "надежность" здесь понимается способность выполнять требуемую функцию в течение заданного времени и в заданных условиях эксплуатации в установленных режимах и пределах. Это включает в себя:
- обеспечение требуемой пропускной способности в открытом положении;
- безотказную работу в случае отказа системы, за который "отвечает" данное устройство безопасности;
- обеспечение требуемой герметичности в положении "закрыто";
- в случае многоразовой арматуры возврат в положение "открыто", как только параметры нормализуются;
- работать непрерывно в течение всего предусмотренного срока службы.
Требования безопасности к предохранительным клапанам сформулированы в "Р 53672-2009 ГОСТ. Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности". (По состоянию на 1 апреля 2017 года. данный документ утратил силу в связи с изданием Приказа Росстандарта от 26.05.2015 № 439-ст). Вместо него в качестве национального стандарта для добровольного применения в Российской Федерации с 1 апреля 2016 года будет введен ГОСТ 12.2.063-2015).
Как указано в действующем ГОСТе, требования к конструкции различных типов предохранительных клапанов, используемых на АЭС, изложены в "Правилах ПНАЭ Г-7-008-89 по размещению и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных станций", а для других условий эксплуатации – в Правилах размещения и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03). Правда, последний документ утратил силу в 2014 году в связи с вступлением в силу Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Основы промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под давлением". В этом новом документе, в частности, определены условия проверки работоспособности предохранительных клапанов (а также манометров, указателей уровня воды и питательных насосов); методы проверки (например, работоспособность предохранительных клапанов проверяется путем их принудительного кратковременного открытия, т.е. подрывом…), установлены требования к установке импульсных предохранительных клапанов и мембранных предохранительных устройств.