Как выбрать предохранительный клапан по давлению


Е.И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть 1)

Е.И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть 1)...

Предлагаю сначала разобраться: что такое предохранительный клапан, для чего он нужен и зачем его вообще подбирать? Может, стоит взять самый красивый и установить его?

Предохранительный клапан (определение ГОСТ Р 52720) – это такая трубопроводная арматура, которая защищает (собственно, поэтому он и предохранительный) оборудование, если там вдруг повысится давление (оно, повышенное давление, нам совершенно ни к чему). Делает он это, открывшись в нужный момент (собственно, поэтому он и клапан) и выпустив то самое «ненужное» давление, а после этого сам в нужный момент закроется (давление закрытия). Как же это происходит? Тут нет никакой магии. В клапане есть пружина, которая при нормальном ходе работы (давление перед клапаном рабочее) своей силой закрывает проход (золотник плотно прижат к седлу), и ничего никуда не сбрасывается. Но если вдруг давление начинает расти, у пружинки уже не хватает сил, чтобы удержать его, и клапан открывается (давление начала открытия), давление сбрасывается.

Теперь что касается подбора клапана. Предохранительные клапаны бывают разного размера – от совсем маленьких до настоящих гигантов, в такой можно даже спрятаться (номинальный диаметр предохранительных клапанов составляет от 10 до 400 мм, в РФ же наиболее часто встречаются клапаны от 25 до 200 мм). Предохранительные клапаны делятся еще и по давлению, на котором можно их использовать (номинальное давление) – ведь у одних стенки совсем тонкие, а пружинки совсем слабенькие, а у других толстенные стены, а пружины очень жесткие. Нетрудно догадаться, что такое разнообразие неслучайно и нужно для того, чтобы обеспечить потребности самых разных объектов и производств. Вот тут-то и возникает необходимость правильно выбрать предохранительный клапан, потому что если поставить «неправильный», то в лучшем случае мы услышим шипение (не будет обеспечена необходимая герметичность), а в худшем – «БА-БАХ!» (произойдет разрушение защищаемого объекта).

Теперь пришло время узнать, как же выбирать предохранительный клапан. Хочу сразу предупредить, что «принцип арбуза» тут не подходит и стучать по клапану не следует. А следует внимательнейшим образом прочесть опросный лист (документ, содержащий технические и прочие требования на разработку и (или) поставку трубопроводной арматуры). При этом не существует какой-то идеальной формы опросного листа. На завод поступают самые разнообразные опросные листы, составленные и заполненные проектными институтами, конечными потребителями, посредниками и прочим разным людом. Нередко в таких опросных листах содержатся противоречивые требования и ошибки (к сожалению, с этим ничего не поделаешь), и приходится «расшифровывать тайные послания».

Один из главных параметров, на который стоит обратить внимание в опросном листе – это аварийный расход среды, который должен обеспечить клапан при его полном открытии, GA или, как часто говорят, пропускная способность предохранительного клапана. Вот тут самое время вспомнить о «кладезе знаний» любого инженера, то есть нормативно-технической документации: сейчас нас интересуют ГОСТ 12.2.085-2002 и ГОСТ 31294, ведь именно там прописаны формулы, по которым нужно считать – но об этом чуть позже. Именно эта величина напрямую влияет на то, какой клапан нам нужно будет выбрать.

Порядочные инженеры при этом используют размерность «килограмм в час» (кг/ч) (физический смысл этой величины – масса рабочей среды, которая способна выйти из предохранительного клапана при его полном открытии в течение часа). Тут следует еще внимательно посмотреть, о чем идет речь: о жидкости (вода, нефть и прочие журчащие среды), о газе (тут в основном народное достояние – природный газ) или о водяном паре (важно при расчетах не перепутать его с народным достоянием, ибо в «кладезях знаний» – ГОСТ 12.2.085-2002, ГОСТ 31294 – даются разные формулы и есть опасность нарваться на вариант «БА-БАХ»).

Еще очень интересно то, что в опросных листах с рабочей средой «природный газ» часто указывают аварийный расход, выраженный в единицах нм³/ч (произносится как «нормальный кубический метр в час»). Нормальный кубический метр – особая единица измерения, традиционно используемая для природного газа. Физический смысл нормального кубометра – это кубический метр газа при температуре 0°C (273,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см2). Также для природного газа употребляется единица измерения стм³/ч – стандартный кубический метр в час. Физический смысл стандартного кубометра – это кубический метр газа при стандартных условиях, указанных в ГОСТ 2939-63, то есть при температуре 20°C (293,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см2).

В указанных случаях для расчета массового потребного аварийного расхода необходимо знать плотность газа при нормальных и, соответственно, при стандартных условиях. Если заказчик не приводит таких данных (а иногда и приводит), то придется предположить, что плотность газа при нормальных и при стандартных условиях – примерно 0,85 кг/м³ (по данным всемирной паутины, плотность природного газа при указанных условиях находится в «вилке» 0,72-0,85 кг/м³, порядочные инженеры всегда берут наибольшее значение плотности, дабы перестраховаться). Например, если заказчик указал потребный аварийный расход 20 000 нм³/ч, то GA=20 000*0,85=17 000 кг/ч. Ну, как-то так. После того, как эта ценнейшая цифра найдена, следует двигаться дальше, и тут пора вспомнить о формулах.






Тут надо углубиться в вопрос и поговорить еще об очень важных для нас величинах. Это:





Тут есть одна очень приятная вещь: эти данные мы уже знаем, так как они являются важными характеристиками клапанов и приведены в еще одном культовом писании (Технические условия). В общем-то, дальше все довольно просто. Нужно посчитать, достаточно ли имеющихся у нас аF (речь идет именно о произведении этих величин) для того, чтобы обеспечить уже известные G (может ли через принятое сечение седла выйти необходимое количество среды). Казалось бы, что на этом месте можно уже закончить повествование, но тут начинается самое интересное и непредсказуемое, а именно:





Что же нам рассказывает «кладезь знаний» об этих чудных соучастниках расчетов?




На первый взгляд кажется, что это «полный абзац», но при более внимательном рассмотрении получается, что тут фигурирует всего пара (о Р1 мы еще подробно поговорим) неизвестных, это:





Первый, как правило, указывают в опросниках, а второй вполне можно найти в справочнике по теплотехнике или посчитать по формуле.





И если «порядочный инженер» забьет эти формулы в тот же Excel, то расчет будет весьма прост. Ну, а если опросный лист откровенно «кривой», то на худой конец В1 можно взять и из таблиц.





Тут все совсем просто. На моей памяти ни разу не было случая, когда условие b≤bкр не выполнялось, поэтому смело принимаем В2 равным 1 и спим спокойно. Кстати, если уж говорить о беспроблемных коэффициентах, то и B4 – определяют по таблице А.2 (для идеального газа В4=1).

Тут даже варианта с формулами нет. Примитив.











А вот тут в «кладезе знаний» произошел системный сбой, и, по моему скромному мнению, использовать эти формулы следует вот так.





Кстати, углубленное изучение не российских каталогов и стандартов это суждение подтверждает. Ну и, опять же, если есть сомнения или опросный лист совсем беспросветен, то можно взять значения из таблиц.
Что можно сказать еще? Есть еще тройка «помощников», не зная которых в лицо, общей картины не сложить.





Тут ничего не добавишь, кроме того, что частенько значение можно увидеть в опросном листе. R – газовая постоянная
R определяют по таблице А.1

Помимо указанной таблицы, порядочный инженер может найти R еще вот так:






Все достаточно несложно.
Нам осталось обсудить всего пару величин, это:





Что тут можно сказать? Очень много, на самом деле. Потому что давление – это как раз то, от чего предохранительный клапан и защищает. Тут нужно поговорить и о рабочем давлении, и о расчетном давлении, и о том, что такое давление начала открытия (или, как его часто называют, установочное), а еще о давлении закрытия. И самое главное – о том, как они соотносятся между собой.


Продолжение вы можете найти здесь

Опубликовано в "Вестнике арматуростроителя" № 2 (30) 2016

Размещено в номере: "Вестник арматуростроителя № 2 (30) 2016

armavest.ru

Е. И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть I I . Начало – в «Вестнике арматуростроителя» № 2 (30) 2016)

Е. И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть I I . Начало – в «Вестнике арматуростроителя...

В прошлый раз мы разобрались с тем, для чего нужно подбирать предохранительный клапан и какие формулы при этом используются, а также познакомились с элементами этих формул. По-моему, там все не так уж и сложно. Во второй части статьи я бы хотел рассмотреть с разных сторон такое понятие, как давление, которое наравне с аварийным расходом «солирует» в подборе предохранительного клапана. Напоминаю, что клапан служит цели защищать от превышения давления. Значит, чувствовать себя как рыба в воде в вопросе о давлениях (а здесь, между прочим, несколько понятий) нам просто жизненно необходимо.

Начнем с того, что разберемся, в каких же единицах измерения выражают давление, когда говорят о предохранительных клапанах (а то бывают случаи, когда складывают «баранов» со «свеклой» и получают «землекопов»). Двумя основными единицами измерения давления являются МПа и кгс / см2 (читается как «мегапаскаль» и «килограмм-сила на квадратный сантиметр» соответственно). МПа по сути является одним ньютоном, приложенным к квадратному миллиметру, 1 Н / мм2 = 1 МПа. Килограмм-сила на квадратный сантиметр, в принципе, как читается, тем и является. Как же они друг к другу относятся? Принято считать, что 1 МПа = 10 кгс / см2, но это не совсем верно, в случае с предохранительными клапанами надо переводить точно и только точно (таблица В. 1 ГОСТ 8.417‑2002).
1 МПа = 10,2 кгс / см2
1 кгс / см2 = 0,098 МПа

Конечно, в упомянутом «свитке мудрости» больше знаков после запятой, но те соотношения, которые я указал, необходимы и достаточны, чтобы, например, при подборе предохранительного клапана с давлением настройки в несколько сот килограммов объективно понять, когда же клапан должен открыться. Ведь, согласитесь, 20 МПа = 200 кгс / см2 и 20 МПа = 204 кгс / см2 – это не совсем одно и то же.

Знакомясь с давлениями дальше, нужно оговориться, что изложенные ниже рассуждения относятся к двухпозиционным предохранительным клапанам (safety valve). Это такие клапаны, которые открываются скачком на весь конструктивно ограниченный ход или на большую его часть, с обеспечением максимального коэффициента расхода. Теперь, когда все условия оговорены, пора снова заглянуть в кладезь знаний всех «порядочных инженеров» (напоминаю, что речь идет об НТД и абстрактном грамотном инженере соответственно). ГОСТ 12.2.085‑2002, ГОСТ Р 52720‑2007 и ГОСТ 31294‑2005 представят нам сразу всех важных «персонажей». Предлагаю по ходу знакомства разбирать их по отдельности и, конечно же, вместе.

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.

То есть это давление в тот момент, когда все идет по плану. В принципе, тут больше ничего и не добавишь.

Расчетное давление – избыточное давление, на которое производится расчет прочности сосуда в соответствии с ГОСТ 14249.

Тоже все просто и понятно, кстати, в ГОСТ Р 52720 дана еще пара определений, прошу заглянуть и ознакомиться. Дальше сложнее, а значит, и интереснее.

Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора (тут просто не могу не отвлечься. Друзья, коллеги, граждане, товарищи! Нет нормативного документа, который бы требовал, рекомендовал, даже хотя бы просил или намекал на то, что предохранительные клапаны должны иметь герметичность затвора по классу «А»).

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.

Тут необходимо дать несколько пояснений. Во-первых, не нужно путать давление настройки с давлением начала открытия (или, как его часто называют, установочным давлением), о нем мы поговорим чуть позже. Во-вторых, у меня, да я думаю, что и у многих возникает когнитивный диссонанс: «Почему давление поднялось и уже достигло расчетного, а клапан еще закрыт?!» Все дело в том, что при расчетном давлении допускается работа оборудования, а значит, его целость и сохранность гарантированы, хотя лично мне тоже кажется логичным, что при достижении расчетного давления клапан должен начать открываться. Между прочим, опросные листы со ссылками на иностранные стандарты, в частности API 520, ориентированы на так называемое set pressure, это как раз давление начала открытия. В-третьих, в одном из уже упомянутых «культовых писаний» (ГОСТ Р 52720, пункт 6.7) есть прелюбопытнейшее замечание, которое гласит, что давление настройки должно быть не менее рабочего давления в оборудовании. Это маленькое, но очень гордое примечание, по сути, позволяет нам приравнивать давление настройки к рабочему давлению (ради справедливости стоит сообщить, что случаи, когда рабочее и расчетное давление – это одна величина, тоже бывают). Это особенно важно, когда в опросном листе недостаточно данных.

Уместно будет тут же обсудить и давление начала открытия. Итак. Давление начала открытия (установочное давление) Рн.о. (РУСТ. ) – 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 затвора теряется и начинается подъем запирающего элемента.






Получается, это – то самое давление, когда клапан начинает открываться (set pressure), то есть тот момент, когда через образовавшуюся щель между уплотнительными поверхностями устремляется давление и, действуя уже на большую площадь, «подрывает» клапан.




Самый распространенный метод отследить это давление – услышать характерный хлопок и зафиксировать величину давления, при котором хлопок произошел. Помимо хлопка, это давление можно «поймать» на графике (на современных стендах) в самой верхней точке. А еще – если очень медленно поднимать давление перед клапаном, то в какой‑то момент стрелка манометра начнет дрожать, и это будет говорить о том, что усилие на седле уравновешено, а следовательно, достигнуто установочное давление. Долгое время ни в одной «шпаргалке инженера» не было написано, насколько давление начала открытия должно быть выше, чем давление настройки. Сейчас эта зависимость прописана в ГОСТ Р 53402 2009 (см. таблицу ниже). Чтобы понять, для чего все это нужно и как с этим жить, предлагаю разобрать эпизод типичного процесса настройки предохранительного клапана. Клапан ставят на стенд (обязательно аттестованный), берут манометр (обязательно поверенный) с необходимой шкалой (измеряемая величина должна находиться в пределах 2 / 3 шкалы манометра), подают давление во входной патрубок и по манометру его отслеживают. Регулировочным винтом изменяют степень сжатия пружины и тем самым добиваются срабатывания клапана при нужном давлении. Зафиксированную величину принимают как давление начала открытия (ну, скажем, 10,7 кгс / см2). Затем давление перед клапаном снижают на величину, указанную в таблице выше (в нашем случае на 7%) и проверяют герметичность затвора. Если нигде не «бурлит», то клапан считается настроенным на давление настройки 10 кгс / см2. При этом интересно, что если, например, давление снизить не до 10 кгс / см2, а до 10,4 кгс / см2 (а в таблице не зря написано «не более»), и при этом затвор будет герметичен – это будет говорить не только о высоком качестве продукции, но и о том, что клапан настроен на 10,4 кгс / см2. Вот тут важно понять, что при работе с предохранительными клапанами нужно очень четко осознавать, при каких величинах он должен быть герметичен, а при какой величине должен открыться.





Противодавление: Избыточное давление на выходе из клапана при сбросе среды.

Предлагаю разделить это понятие на два: статическое противодавление и динамическое. Первое возникает, когда в отводящем трубопроводе есть какое‑то количество рабочей среды (например, жидкости, условно – «столб» воды), которое своей постоянной «массой» прижимает золотник к седлу, а значит, создает дополнительное запирающее усилие (напоминаю, что основное запирающее усилие создает пружина). Тут нужно сказать, что предохранительные клапаны во время приемо-сдаточных испытаний настраиваются на обычных стендах с выбросом среды в атмосферу. Так вот, чтобы такой клапан после установки на свое рабочее место вел себя хорошо и срабатывал вовремя, при его настройке величину противодавления вычитают (см. определение давления настройки). То есть если у нас, скажем, расчетное давление 15 кгс / см2, а противодавление составляет 3 кгс / см2, то давление настройки будет равно 15 ‑ 3 = 12 кгс / см2.

Если же статическое противодавление имеет переменную величину, то тут следует применять разгруженный клапан, наиболее часто для разгрузки клапана используется сильфон. Кстати, еще хочу предостеречь от такого хода расчетов: берем величину давления начала открытия (скажем, 20 кгс / см2), вычитаем из него противодавление (пусть будет 2 кгс / см2), и полученный результат называем давлением настройки (18 кгс / см2). Друзья, это грубейшая ошибка! Ведь когда этот клапан попадет на свое рабочее место, то к усилию от пружины, прижимающему золотник к седлу, присоединится и усилие противодавления. Вместе они «настроят» клапан уже на 20 кгс / см2 (чтобы компенсировать противодавление, мы его и вычитаем), а из определений Рн и Рн.о., понятно, что тут нестыковочка. Второе – это противодавление, возникающее от сопротивления отводящего трубопровода при протекании через него рабочей среды. Его величина очень важна при расчете отводящего трубопровода. Сумму статического и динамического противодавлений называют полным противодавлением. Принято считать, что противодавление (в НТД нашей страны не оговаривается, о каком именно противодавлении идет речь) не должно превышать 10 % от давления настройки. Хотя в API 520 черным по белому написано, что при применении типового предохранительного клапана динамическое противодавление не должно превышать 10 % давления настройки. Но это тема довольно сложная, для отдельного разговора. Сейчас же я только отмечу, что результаты воздействия противодавления могут влиять на давление открытия, снижение пропускной способности, устойчивость работы или комбинацию всех трех факторов.

Давление полного открытия, Рп.о.– избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.

Тут же стоит отметить, что в ГОСТ 12.2.085 и ГОСТ 31294 в пояснениях к формулам есть вот такое обозначение: P1 – наибольшее избыточное давление перед клапаном (избыточное давление до клапана, равное давлению полного открытия).

Что можно сказать про эту величину? В первую очередь то, что ее нельзя «поймать» при настройке клапана, она фактически является «теоретической». Во-вторых, нужно сообщить, откуда берется зависимость давления начала открытия от давления настройки. Пункт 4.2 ГОСТ 12.2.085 гласит: количество клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны так, чтобы в сосуде не могло создаваться давление, превышающее расчетное давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кг / см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс / см2), на 15 % – для сосудов с давлением свыше 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс / см2) и на 10 % – для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс / см2).

Давление закрытия, Pз – избыточное давление в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Собственно, тут все понятно из определения. Клапан открылся и сбросил среду, давление упало, сила пружины вновь больше открывающей силы, золотник плотно прижат к седлу, сброс среды прекратился. Единственное, на что тут стоит обратить особое внимание – это величина давления закрытия предохранительного клапана. В «книге мудрости» о предохранительных клапанах (ГОСТ 31294, пункт 5.7) записано, что давление закрытия – не менее 0,8 Pн. Добавлю, что верхним пределом давления закрытия двухпозиционных клапанов (если кто забыл, прошу начать читать эту статью сначала), в силу их конструктивных особенностей, является величина, примерно равная 0,9 Рн. То есть предохранительный клапан с Pн = 10 кгс / см2 после аварийного срабатывания (когда он открывался на полный ход) закроется при давлении от 8 кгс / см2 до 9 кгс / см2.

Вот, пожалуй, и все вопросы, которые я хотел упорядочить в настоящий момент. Если мои рассуждения кому-то помогли, я очень рад, если же кто-то не согласен со мной или хочет дополнить мои сведения, то я буду рад обсудить все вопросы. Ведь предохранительные клапаны – довольно специфическая арматура и разобраться в ней бывает не всегда просто. Выйти на меня можно через сайт ООО «Арматурный Завод».

Предыдущую часть статьи вы можете прочитать здесь

Опубликовано в "Вестнике арматуростроителя" №3 (31), 2016

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 3 (31) 2016

armavest.ru

Как подобрать предохранительный клапан для системы отопления

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список предохранительных клапанов соответствующих заданным исходным данным.

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Расчёт предохранительного клапана

Расчёт предохранительного клапана выполнен по алгоритму расчёта предохранительных клапанов для котлов с искусственной циркуляцией в соответствии со СНиП II-35 "Котельные установки".

В расчёте принята высота подъёма штока равная 1/20 диаметра седла, так как большинство производителей не указывают фактическую высоту подъёма штока в технических характеристиках. Поэтому типоразмер предохранительного клапана полученный в результате расчёта может быть несколько завышен. В любом случае, подобрав клапан сравните тепловую мощность своей системы с рекомендуемой производителем максимальной мощностью для данного типоразмера указанной в техническом описании.

Предохранительный клапан предназначен для защиты систем от превышения давления выше максимально допустимого значения. Расчёт предохранительного клапана по сути должен сводиться к определению наиболее вероятных источников превышения давления и вычислению максимального прироста объёма воды в системе.

Источниками прироста объёма могут быть:

  • Перегрев воды в котле или теплообменном аппарате с последующим парообразованием. В момент парообразования вода увеличивает свой объём в 461 раз, поэтому фактор парообразования, является преобладающим при выборе предохранительного клапана, именно он и учтён методикой расчёта приведенной в СНиП II-35.
  • Выход из строя автоматики управления линии подпитки котельных и независимых систем отопления, может стать преобладающим фактором в системах давление источника подпитки, в которых превышает допустимое давление для подпитываемой системы.
  • Нагреваясь в котле или в теплообменном аппарате вода увеличивается в объёме. Удельный прирост объёма при нагреве от 0 до 100 °C составляет всего лишь 4%, поэтому он, как правило, не является преобладающим фактором при подборе типоразмера предохранительного клапана.

Выбранный предохранительный клапан должен обеспечивать сброс рассчитанного объёма воды, по наиболее существенному из факторов прироста объёма.

Подбор предохранительного клапана

Диаметр входного патрубка выбранного предохранительного клапана должен быть больше или равен диаметру патрубка полученного в результате расчёта.

Кроме соответствия диаметра патрубка расчётному значению рекомендуется проверять предохранительный клапан на сброс рассчитанного прироста объёма воды в результате возникновения аварийной ситуации. При этом следует учесть, что чем больше разница давлений между давлением открытия предохранительного клапана и давлением в линии сброса — тем больший объём воды выйдет через клапан.

При подборе предохранительного клапана следует, также иметь в виду, что полное открытие клапана, достигается при превышении давления в системе над давлением срабатывания на 10%, а полное закрытие — при снижении давления в системе ниже давления срабатывания на 20%. В связи с этим можно рекомендовать выбирать предохранительные клапаны с давлением срабатывания на 20 — 30% больше рабочего давления системы.

ГОСТ 12.2.085 — 2002
Сосуды работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности

В связи с неправильной эксплуатацией, перепадами температуры и всплесками давления в работе автономных систем обогрева могут происходить сбои. Негативные последствия в подобных ситуациях критичны: начиная поломкой отдельных компонентов, заканчивая разрушением строений и серьезной угрозой для жизни.

Исключить опасные риски поможет предохранительный клапан в системе отопления. Что он из себя представляет и в чем заключается его принцип действия? Эти вопросы мы рассмотрим в нашей статье. Также разберем разновидности таких клапанов и укажем основные различия между ними, рассмотрим правила установки в систему отопления и приведем рекомендации по выбору и настройке предохранительной арматуры.

Для чего нужен предохранительный клапан?

Отопительные системы заполняются водой, температура которой равна примерно 15 градусам. Циркулируя по замкнутому контуру, теплоноситель нагревается, значительно увеличиваясь в объеме. В это время существенно повышается давление, оказываемое на внутреннюю поверхность труб и установленные в системе приборы.

Превышение допустимой нормы, в большинстве случаев более 3,5 бар, оборачивается:

  • протечкой в местах состыковки частей трубопровода;
  • повреждениями или разрывами соединительных элементов и труб, изготовленных из полимеров;
  • взрывом котлового бака;
  • коротким замыканием электрического оборудования в котельной.

Наиболее высокий риск аварийных ситуаций характерен твердотопливным котлам, в которых сложно регулировать мощность теплоотдачи.

Производительность электрического и газового оборудования быстро корректируется от стартовых до максимальных показателей и наоборот. Зачастую в них присутствует автоматика безопасности, отключающая рабочие элементы при чрезмерных повышениях температуры.

Интенсивность горения дров, угля и другого вида топлива в твердотопливном котле корректируется с помощью открытия/закрытия заслонки. При этом сила отдачи тепла меняется не сразу, а постепенно. По причине инерционности теплогенератора жидкий теплоноситель может сильно перегреваться.

Когда дрова в камере хорошо разогреваются, доведя воду в сети до необходимых температурных отметок, доступ воздуха перекрывают, и активное пламя начинает затухать.

Однако в раскаленном состоянии топка продолжает выделять накопившееся тепло. Достигая 90-95 градусов, теплоноситель вскипает и запускает неизбежное интенсивное парообразование. Вследствие этого провоцируется резкий скачок давления.

Именно в таких обстоятельствах включается в работу предохранительный клапан. При достижении граничного параметра давления он открывает затвор, освобождая для образовавшегося пара путь наружу. После стабилизации значений, клапан автоматически закрывается и снова переходит в спящий режим.

Его монтаж обязателен не только для твердотопливных, но и для паровых котлов, а также печей, оснащенных водяным контуром. Многие модификации отопительного оборудования комплектуются эти прибором еще на этапе производства. Часто этот клапан является одним из элементов группы безопасности. Обычно устройство врезают непосредственно в теплообменник или устанавливают в трубопровод поблизости котла.

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.

Особенности трехходовых аварийных клапанов

Отдельно стоит поговорить о не столь известном потребителям устройстве — трехходовом клапане с ручным или электрическим переключателем. Он применяется в отопительных системах с низкотемпературными контурами.

Конструкция предохранителей оснащается тремя отверстиями, одно из которых входное, два – выходные. Потоки среды контролирует заслонка, сделанная в виде шара либо штока. Движущаяся жидкость перераспределяется вращениями.

Представим ситуацию: в доме реализована схема отопления с системой обычных радиаторов и теплого пола. Технические требования для функционирования второго варианта предусматривают не слишком высокие температуры теплоносителя.

Котел нагревает воду в одинаковом температурном режиме для всех систем. В подобных условиях появляется необходимость в перераспределяющем устройстве, с задачами которого отлично справляется трехходовой клапан.

Он отвечает за следующие функции:

  • разграничение областей;
  • распределение плотности потока по зонам;
  • содействие смешиванию теплоносителя из магистральных разветвлений подачи/обратки для отправления в трубопровод теплого пола более холодной воды, нежели в радиаторы.

Чтобы не осуществлять постоянный контроль над температурой среды самостоятельно, необходимо обратить внимание на модели клапана, снабженные сервоприводом.

Это устройство работает от датчика, установленного в низкотемпературном контуре. При изменении температурных отметок срабатывает запорный механизм, открывающий либо закрывающий подачу жидкости из обратки.

Более подробно о разновидностях трехходового клапана на отопление и критериях его выбора мы говорили в следующей статье.

Советы по выбору оптимальной модели

Перед тем как остановиться на конкретном предохранительном оборудовании, нужно обязательно подробно ознакомиться с техническими характеристиками котельной установки.

Не стоит пренебрегать изучением инструкций производителя, в которых указываются все предельные значения.

Решающую роль в выборе устройства для отопления имеют несколько критериев:

  1. Производительность котла.
  2. Максимально допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
  3. Диаметр предохранительного клапана.

Следует проверить, чтобы регулятор давления в устройстве имел диапазон, в пределы которого входят параметры того или иного котла. Давление срабатывания должно быть на 25-30% больше рабочего показателя, требуемого для стабильной работы системы.

Диаметр предохранительного клапана не может быть меньше разъема подводящего патрубка. Иначе постоянное гидравлическое сопротивление не даст предохранителю в полной мере выполнять непосредственные задачи.

Оптимальный материал изготовления оборудования – латунь. Она обладает малым коэффициентом температурного расширения, при котором исключено разрушение корпуса от воздействий сильного давления.

Регулирующий блок производят из термостойких пластиковых материалов, сохраняющих нужную жесткость даже при контакте с кипящей жидкостью.

Правила монтажа и настройки

Запланировав самостоятельный монтаж предохранительного клапана для отопления, следует заранее подготовить набор инструментов. В работе не обойтись без разводных и гаечных ключей, крестовой отвертки, пассатижей, рулетки, силиконового герметика.

Прежде чем начать работу, нужно определить подходящее для монтажа место. Предохранительный клапан рекомендуют крепить на подающем трубопроводе недалеко от выходного патрубка котла. Оптимальное расстояние между элементами – 200-300 мм.

В нормативной документации, которой комплектуется каждый прибор, процесс монтажа обычно расписан пошагово.

Некоторые ключевые правила установки неизменны для всех типов клапанов:

  • если предохранитель монтируется не в составе группы безопасности, рядом с ним ставится манометр;
  • в пружинных клапанах ось пружины должна иметь строго вертикальное положение и располагаться под корпусом устройства;
  • в рычажно-грузовом оборудовании рычаг размещают горизонтально;
  • на участке трубопровода между отопительным оборудованием и предохранителем не допускается монтаж обратных клапанов, кранов, задвижек, циркуляционного насоса;
  • для предотвращения повреждений корпуса при вращении клапана, нужно подбираться ключом с той стороны, где осуществляется навинчивание;
  • сливная трубка, отводящая теплоноситель в канализационную сеть или обратную трубу, подключается к выходному патрубку клапана;
  • выходной патрубок подводится к канализации не прямиком, а с включением воронки или приямка;
  • в системах, где циркуляция жидкости происходит по естественной схеме, предохранительный клапан ставится в наивысшей точке.

Условный диаметр прибора подбирается на основании разработанных и утвержденных Гостехнадзором методик. В решении этого вопроса разумнее обращаться за помощью к профессионалам.

Если такой возможности нет, можно попробовать воспользоваться специализированными онлайн-программами для расчета.

На регулировку клапана влияет вид прижимной конструкции. В пружинных приспособлениях есть колпачок. Предварительное сжатие пружины настраивается путем его вращения. Точность регулировки у этих изделий высокая: +/- 0,2 атм.

В рычажных устройствах настройки выполняются посредством наращивания массы или передвижения груза.

После 7-8 срабатываний в установленном аварийном устройстве изнашивается пружина и тарелка, вследствие чего может нарушиться герметичность. В таком случае целесообразно заменить клапан на новый.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроен и из чего состоит предохранительный клапан:

Аварийный клапан в составе группы безопасности:

Подробнее о выборе и установке оптимального предохранительного клапана:

Предохранительный клапан – простое и надежное оборудование, которое позволит обезопасить жилье от непредвиденных аварийных ситуаций, случающихся в отопительных системах. Для этого достаточно выбрать качественный прибор с подходящими параметрами, а затем выполнить его грамотную настройку и монтаж.

Выбираете для своей системы отопления подходящий вариант предохранительного клапана? Может у вас остались вопросы, ответы на которые вы не нашли в изложенном выше материале? Задавайте их нашим экспертам, оставив комментарий под статьей.

А может вы хотите дополнить материал интересными фактами и полезными рекомендациями? Или поделиться опытом собственноручной установки клапана в систему? Пишите свое мнение о необходимости такого защитного приспособления, делитесь советами по выбору, исходя из личного опыта.

Предлагаю сначала разобраться: что такое предохранительный клапан, для чего он нужен и зачем его вообще подбирать? Может, стоит взять самый красивый и установить его?

Предохранительный клапан (определение ГОСТ Р 52720) – это такая трубопроводная арматура, которая защищает (собственно, поэтому он и предохранительный) оборудование, если там вдруг повысится давление (оно, повышенное давление, нам совершенно ни к чему). Делает он это, открывшись в нужный момент (собственно, поэтому он и клапан) и выпустив то самое «ненужное» давление, а после этого сам в нужный момент закроется (давление закрытия). Как же это происходит? Тут нет никакой магии. В клапане есть пружина, которая при нормальном ходе работы (давление перед клапаном рабочее) своей силой закрывает проход (золотник плотно прижат к седлу), и ничего никуда не сбрасывается. Но если вдруг давление начинает расти, у пружинки уже не хватает сил, чтобы удержать его, и клапан открывается (давление начала открытия), давление сбрасывается.

Теперь что касается подбора клапана. Предохранительные клапаны бывают разного размера – от совсем маленьких до настоящих гигантов, в такой можно даже спрятаться (номинальный диаметр предохранительных клапанов составляет от 10 до 400 мм, в РФ же наиболее часто встречаются клапаны от 25 до 200 мм). Предохранительные клапаны делятся еще и по давлению, на котором можно их использовать (номинальное давление) – ведь у одних стенки совсем тонкие, а пружинки совсем слабенькие, а у других толстенные стены, а пружины очень жесткие. Нетрудно догадаться, что такое разнообразие неслучайно и нужно для того, чтобы обеспечить потребности самых разных объектов и производств. Вот тут-то и возникает необходимость правильно выбрать предохранительный клапан, потому что если поставить «неправильный», то в лучшем случае мы услышим шипение (не будет обеспечена необходимая герметичность), а в худшем – «БА-БАХ!» (произойдет разрушение защищаемого объекта).

Теперь пришло время узнать, как же выбирать предохранительный клапан. Хочу сразу предупредить, что «принцип арбуза» тут не подходит и стучать по клапану не следует. А следует внимательнейшим образом прочесть опросный лист (документ, содержащий технические и прочие требования на разработку и (или) поставку трубопроводной арматуры). При этом не существует какой-то идеальной формы опросного листа. На завод поступают самые разнообразные опросные листы, составленные и заполненные проектными институтами, конечными потребителями, посредниками и прочим разным людом. Нередко в таких опросных листах содержатся противоречивые требования и ошибки (к сожалению, с этим ничего не поделаешь), и приходится «расшифровывать тайные послания».

Один из главных параметров, на который стоит обратить внимание в опросном листе – это аварийный расход среды, который должен обеспечить клапан при его полном открытии, GA или, как часто говорят, пропускная способность предохранительного клапана. Вот тут самое время вспомнить о «кладезе знаний» любого инженера, то есть нормативно-технической документации: сейчас нас интересуют ГОСТ 12.2.085-2002 и ГОСТ 31294, ведь именно там прописаны формулы, по которым нужно считать – но об этом чуть позже. Именно эта величина напрямую влияет на то, какой клапан нам нужно будет выбрать.

Порядочные инженеры при этом используют размерность «килограмм в час» (кг/ч) (физический смысл этой величины – масса рабочей среды, которая способна выйти из предохранительного клапана при его полном открытии в течение часа). Тут следует еще внимательно посмотреть, о чем идет речь: о жидкости (вода, нефть и прочие журчащие среды), о газе (тут в основном народное достояние – природный газ) или о водяном паре (важно при расчетах не перепутать его с народным достоянием, ибо в «кладезях знаний» – ГОСТ 12.2.085-2002, ГОСТ 31294 – даются разные формулы и есть опасность нарваться на вариант «БА-БАХ»).

Еще очень интересно то, что в опросных листах с рабочей средой «природный газ» часто указывают аварийный расход, выраженный в единицах нм³/ч (произносится как «нормальный кубический метр в час»). Нормальный кубический метр – особая единица измерения, традиционно используемая для природного газа. Физический смысл нормального кубометра – это кубический метр газа при температуре 0°C (273,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см 2 ). Также для природного газа употребляется единица измерения стм³/ч – стандартный кубический метр в час. Физический смысл стандартного кубометра – это кубический метр газа при стандартных условиях, указанных в ГОСТ 2939-63, то есть при температуре 20°C (293,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см 2 ).

В указанных случаях для расчета массового потребного аварийного расхода необходимо знать плотность газа при нормальных и, соответственно, при стандартных условиях. Если заказчик не приводит таких данных (а иногда и приводит), то придется предположить, что плотность газа при нормальных и при стандартных условиях – примерно 0,85 кг/м³ (по данным всемирной паутины, плотность природного газа при указанных условиях находится в «вилке» 0,72-0,85 кг/м³, порядочные инженеры всегда берут наибольшее значение плотности, дабы перестраховаться). Например, если заказчик указал потребный аварийный расход 20 000 нм³/ч, то GA=20 000*0,85=17 000 кг/ч. Ну, как-то так. После того, как эта ценнейшая цифра найдена, следует двигаться дальше, и тут пора вспомнить о формулах.

B4 – определяют по таблице А.2 (для идеального газа В4=1).

Тут даже варианта с формулами нет. Примитив.

R – газовая постоянная
R определяют по таблице А.1

Помимо указанной таблицы, порядочный инженер может найти R еще вот так:

Продолжение вы можете найти здесь

ingener-pto.ru

Выбор предохранительного клапана - Вся сила

Существуют разнообразные типы предохранительных клапанов, поэтому найти клапан, удовлетворяющий тем или иным требованиям, довольно просто. После того как подходящий тип клапана будет выбран, необходимо рассчитать давление полного открытия и соответствующую пропускную способность, а также выбрать нужный размер клапана и давление настройки.

Давление настройки предохранительного клапана

Чтобы правильно определить давление настройки клапана, нужно знать следующие параметры:
Рабочее давление (РД) – рабочее давление в системе в условиях полной нагрузки при нормальном протекании рабочего процесса..

Номинальное рабочее давление (НРД) – рабочее давление при постоянной номинальной нагрузке.

Расчетное давление – иногда его называют максимально допустимым рабочим давлением (МДРД) или безопасным рабочим давлением (БРД). Это избыточное давление, на которое производится расчет системы. Оно представляет собой максимальное давление при нормальных рабочих условиях (относительно максимальной рабочей температуры) системы.

Предельное повышение давления (ППД) – давление, превышающее расчетное на нормативно, в %, установленную величину. В системе, защищенной предохранительными клапанами, на при каких условиях не может создаваться давление, превышающее ППД. В паровых системах ППД часто на 10% выше, чем МДРД, однако это не всегда так. Если значение МДРД сразу установить нельзя, необходимо связаться с ответственным за безопасную эксплуатацию системы, либо с профильной проектной организацией. Если ППД получить не удается, его ни в коем случае нельзя принимать большим, чем МДРД..

Давление настройки – его еще называют давлением начала открытия или уставкой (PS) – давление при котором плунжер предохранительного клапана начинает подниматься.

Противодавление - избыточное давление на выходе из клапана при сбросе среды. Давление настройки клапанов при направлении сброса в систему с противодавлением принимается меньшим на значение расчетного противодавления.
Давление полного открытия (PR) – давление, при котором достигается максимальная пропускная способность клапана. Представляет собой сумму давления начала открытия (PS) и превышения давлениия (PO).

Превышение давления (PO) – давление, величина которого представляет собой часть, в процентах, от давления начала открытия (уставки), до давления, при котором предохранительный клапан должен достичь максимальной пропускной способности.

Существует два фундаментальных ограничения, которые следует принимать во внимание при определении уставки предохранительного клапана.

Давление уставки должно быть достаточно низким, чтобы давление полного открытия никогда не превышало предельное повышение давления (ППД) системы.

Давление уставки должно быть достаточно высоким, чтобы по сравнению с рабочим давлением (РД) имелся достаточный запас, позволяющий предохранительному клапану закрываться. Однако давление уставки никогда не должно превышать максимально допустимое рабочее давление (МДРД).

Вопрос правильного выбора уставки предохранительного клапана является крайне важным. В первую очередь, по соображениям безопасности, но также и по условиям надежного закрытия клапана и его безотказной работы, при которой должны быть исключены причины, вызывающие повреждение седла.

Давление настройки предохранительного клапана не должно быть больше расчетного давления защищаемой системы. В этом случае, независимо от режимов рабочего процесса, предохранительный клапан обеспечит защиту системы.
Иногда колебания давления при нормальном рабочем процессе (например, в случае пропорционального регулирования) могут вызвать нежелательное явление «дребезжания клапана». Дребезжание происходит по причине неустойчивого контакта между седлом и диском, когда давление настройки клапана и давление в системе оказались недопустимо близкими. В результате такой эксплуатации на поверхности уплотнения возникают повреждения и, как следствие, клапан теряет плотность и возникает постоянная протечка рабочей среды.

Практически во всех системах регулирования в процессе нормальной работы наблюдается наличие разницы между текущим и заданным значением контролируемого параметра, также называемой установившимся отклонением. Значение установившегося отклонения связано с диапазоном пропорционального регулирования системы. Если редукционный клапан был настроен в условиях полной нагрузки, то при отсутствия нагрузки (т.е. при нулевом расходе среды через клапан) давление за редукционным клапаном может оказаться гораздо больше, чем при условиях при которых клапан настраивался. И наоборот, если клапан был настроен в условиях отсутствия нагрузки, давление при полной нагрузке окажется меньше, чем при условиях настройки.

Рассмотрим, например, редукционный клапан с пилотным управлением, у которого при пропорциональном регулировании установившееся отклонение составляет всего 0,2 бар. Если давление настройки, равное 5.0 бар, установлено в условиях полной нагрузки, то без нагрузки давление составит 5.2 бар. С другой стороны, если давление настройки, равное 5.0 бар, установлено в условиях отсутствия нагрузки, этот же клапан при полной нагрузке будет поддерживать давление, равное 4.8 бар.

Если при определении давления уставки предохранительного клапана давление настройки редукционного клапана было установлено в условиях отсутствия нагрузки, установившееся отклонение принимать во внимание не нужно. Однако если редукционный клапан был настроен в условиях полной нагрузки, потребуется рассмотреть увеличение давления после клапана, возникающее из-за наличия установившегося отклонения во время работы (см. Пример 9.3.1).
Величина установившегося отклонения зависит от типа регулирующего клапана и используемого контроллера. Поэтому важно знать значение полосы пропорциональности работы клапана, а также то, в каких условиях этот клапан был введен в эксплуатацию.

Выбор места для монтажа предохранительного клапана

Для того чтобы никогда не превышалось ППД для любой системы или аппарата, защищаемого предохранительным клапаном, нужно тщательно выбрать место расположение предохранительного клапана в системе. Поскольку такой клапан устанавливают в самых разных системах, не существует строгих правил выбора места его установки, поэтому каждый случай нужно рассматривать отдельно.

Обычная задача предохранительного клапана, установленного в паровой системе, заключается в защите производственного оборудования, на которое подается пар с редукционной станции

Предохранительный клапан может быть установлен в пределах самой редукционной станции, то есть, перед запорным клапаном или ниже по ходу, около защищаемого оборудования. Установка предохранительного клапана перед запорным клапаном имеет следующие преимущества:

Предохранительный клапан можно испытывать прямо на линии, закрыв запорный клапан. При этом расположенное ниже по ходу оборудование не будет подвергаться опасности превышения давления в случае, если испытываемый предохранительный клапан сломается.

Когда испытания проводятся на рабочем месте, предохранительный клапан не нужно снимать и испытывать на стенде, что позволяет сэкономить деньги и время.

Когда редукционный клапан настраивается в условиях отсутствия нагрузки, можно наблюдать за работой предохранительного клапана (в этой ситуации можно обнаружить ситуацию, когда клапан находиться в положении очень близком к началу открытия или даже попыток начала открытия). Если это происходит, можно отрегулировать давление настройки редукционного клапана так, чтобы оно стало ниже давления, при котором предохранительный клапан нормально закрывается.

Все отборы давления ниже по ходу будут защищены. Дополнительная защита требуется только для аппаратов с более низким МДРД. Это может сэкономить вам значительные средства.

Однако с практической точки зрения иногда лучше устанавливать предохранительный клапан ближе к месту подачи пара в любой из защищаемых аппаратов. Ингода предпочтительно на входе в каждый аппарат установить свой отдельный предохранительный клапан, а редукционный клапан будет обслуживать сразу несколько таких аппаратов.
При этом можно пользоваться следующими руководящими принципами:

При обслуживании одного аппарата, МДРД которого ниже, чем давление, обеспечиваемое редукционным клапаном, этот аппарат должен быть оборудован предохранительным клапаном, который желательно установить как можно ближе к месту подачи пара на этот аппарат.

Если редукционный клапан обслуживает более одного аппарата, МДРД каждого из которых меньше, чем давление, обеспечиваемое редукционным клапаном, тогда либо предохранительной клапан, установленный за редукционным клапаном, должен быть настроен на давление, равное самому низкому МДРД подключенных аппаратов, либо каждый аппарат должен быть оборудован своим предохранительным клапаном.

Предохранительный клапан должен быть расположен так, чтобы давление в аппарате не могло повышаться другим путем, например, через отдельный трубопровод подачи пара или байпасную линию.

spirax-sarco.livejournal.com

виды, правила выбора и установки

Предохранительный или сбросный клапан – это инженерное устройство, предназначенное для регулировки рабочего давления воды в замкнутой или открытой системе отопления.

Устройство предотвращает нежелательные явления, связанные с неконтролируемым повышением температуры или давления.

Зачем нужен клапан сброса избыточного давления

Клапан сброса используется для удаления избыточного количества теплоносителя при превышении рабочего давления в системе. Устройство было разработано в соответствии законом Менделеева-Клапейрона, когда вода при нагревании начинает расширяться и в замкнутой системе оказывает критическое давление на стенки трубопроводов и другого оборудования.

Перегрев воды и ее кипение – нежелательное явление в системах отопления. Рост давления до критических показателей приводит к разгерметизации стыков и затворов, срыву вентилей и кранов, прорыву труб на уязвимых участках.

Клапан предназначен для предотвращения аварийной ситуации. Он представляет собой механизм, рассчитанный на спуск небольшого количества горячей воды, за счет чего в системе нормализуется рабочее давление.

Для этого устройство подключается к трубопроводу на подающем участке в составе т.н. группы безопасности вместе с воздухоотводчиком и манометром. Для сброса лишней жидкости к клапану подсоединяется отводящий патрубок, через который вода сбрасывается в канализацию.

Из чего состоит и как работает устройство

Клапан сброса представляет собой устройство в металлическом корпусе из латуни или нержавеющей стали. Внутри устройства расположен шток с пружиной, соединенный со специальной мембраной, на которую непосредственно давит рабочая среда, но при нормальных гидродинамических показателях ей противостоит пружина, которая удерживает мембрану в закрытом состоянии.

Оборудование работает по принципу прямого действия: рабочая среда при повышении температуры и увеличении объема давит на пружину, которая открывает отверстие и выпускает избыток горячей воды до тех пор, пока давление не нормализуется. После этого пружина давит на мембрану в обратном направлении, перекрывая отток рабочей среды.

Таким образом, как только давление воды в системе повышается выше критической отметки, пружина сжимается, открывая проходное отверстие для сброса лишней воды. После непродолжительного слива горячей воды давление в системе нормализуется, и пружина приводится в действие, закрывая клапан.

Кроме автоматического механизма, основанного на срабатывании пружины, у клапана есть рукоятка для ручного сброса воды, которая позволяет пользователю самостоятельно слить небольшое количество нагретого теплоносителя, когда показания манометра приближаются к критическим.

Важно! Сбрасывающее устройство устанавливается только на подающем участке системы отопления не дальше 50 см от котла. Между котлом и клапаном нельзя врезать какие-либо посторонние устройства (краны, вентили, отводчики и т.п.)

Разновидности клапанов сброса избыточного давления

Существует несколько общепринятых классификаций предохранительных клапанов. В зависимости от способа действия различают:

  • клапаны прямого действия – устройства срабатывают при непосредственном воздействии рабочей среды на пружинный механизм;
  • непрямого действия – работают при воздействии постороннего источника давления (гидравлической жидкости или электрического привода).

По типу нагрузки на мембрану устройство подразделяют на следующие виды:

  • грузовые – наиболее распространенный механизм регулировки рабочего давления в системы;
  • пружинные – противодействие давлению рабочей среды оказывает рычаг, который давит на шток, удерживая его в закрытом положении;
  • рычажно-пружинные – гибридные устройства, оснащенные пружиной и рычажным механизмом;
  • магнитно-пружинные – это клапаны непрямого действия, оснащенные электромагнитным приводом.

Современные производители предлагают и другие виды клапанов сброса избыточного давления.

Например, на рынке встречаются клапаны теплового сброса, которые реагируют не на повышение давления, а на возрастание температуры рабочей среды. Они могут обладать выносным или встроенным датчиком температуры, который работает на базе термочувствительной жидкости, расположенной в сильфоне.

При нагреве температуры воды до 95-100 градусов жидкость, находящаяся в капиллярной трубке колбы датчика, оказывает давление на мехи, которые открывают шток и обеспечивают слив перегретой воды для нормализации давления.

По способу управления клапаны делятся на две группы ручные и автоматические – управляются, соответственно, вручную или срабатывают автоматически при повышении давления рабочей среды. Кроме того, выделяют регулируемые и нерегулируемые. Регулировка позволяет устанавливать любой порог давления воды.

По типу рабочей среды существуют водяные и воздушные. Первые удаляют лишнюю жидкость, вторые сбрасывают из системы лишние газы, препятствуя завоздушиванию контуров в замкнутых системах отопления.

Существуют также регулирующие клапаны, оснащенные встроенным термостатом, который меняет пропускную способность устройства, приоткрывая или вовсе перекрывая отток рабочей среды. Такие устройства обычно устанавливаются при входе в радиатор отопления в помещении.

Как выбрать предохранительный клапан

Основной критерий выбора предохранительного устройства – технические параметры отопительной системы, указанные в проектной документации.

В большинстве современных закрытых систем отопления используются стандартные латунные предохранительные клапаны прямого действия.

Они подходят для установки в системы, работающие на дизельных, газовых или электрических котлах.При достижении критической температуры и давления предохранительный клапан практически мгновенно прекращает дальнейший нагрев рабочей среды и предотвращает аварию.

Простые латунные предохранительные клапаны рассчитаны на превышение давления рабочей среды до 3-6 бар.

При выборе клапана для дизельных, газовых и электрических котлов нужно выбирать предохранительные устройства, способные выдержать давление, на 20-25% превышающее нормальное рабочее давление в системе.

Для твердотопливных котлов, работающих на торфе, брикетах или угле, нужно более тщательно выбирать вид сбросников, т.к. твердое топливо не может прекратить горение моментально и еще некоторое время после выключения продолжают нагревать воду.

Для них подходят современные предохранительные клапаны теплового сброса, рассчитанные на максимальное рабочее давление 10 бар. То же самое относится к твердотопливным котлам в открытых системах отопления, в которых сбросные клапаны эффективнее всего работают, реагируя на повышение рабочей температуры, а не давления.

Важно! При выборе предохранительного устройства обязательно изучайте техническую документацию к котельному оборудованию. Производители обычно указывают необходимые технические параметры максимального давления и температуры, в соответствии с которыми покупаются сбросные клапаны.

Нежелательно выбирать дешевое инженерное оборудование от китайских производителей: оно обычно не отличается высоким качеством и быстро выходит из строя. Показателем износа является повышение количества срабатываний клапана.

Правила установки

В замкнутых системах отопления предохранительный клапан устанавливается в самой верхней точке подающего контура.

Между ним и котлом не должно быть каких-либо функциональных элементов (клапанов, вентилей, задвижек). Обязательное требование к монтажу устройства – строго вертикальное положение. Установка даже под небольшим углом приведет к подтеканию воды.

К сбрасывающему патрубку клапана подсоединяется отводной шланг, который направляют в канализационный сток. Желательно выбрать такое место установки устройства, чтобы обеспечить беспрепятственный доступ к нему в случае необходимости в обслуживании или замене.

Рекомендации по эксплуатации

Как и все виды инженерного оборудования, напрямую контактирующие с рабочей средой, предохранительные клапаны подвержены загрязнению.

Для нормальной работы оборудования его необходимо периодически прочищать. В противном случае устройство начинает пропускать воду даже при нормальном рабочем давлении. Металлическое устройство можно очищать с помощью обычного столового уксуса или спирта.

Важно! Даже если клапан начал подтекать, нельзя устанавливать на него заглушку, т.к. это чаще всего приводит к аварийной ситуации. Желательно как можно быстрее заменить устройство на новое, выбрав подходящее в соответствии с рабочим давлением воды.

infotruby.ru

Как подобрать типоразмер регулирующего клапана

Встречали в описании регуляторов давлений следующую рекомендацию: «Не следует подбирать типоразмер клапана по диаметру трубопровода, используйте значение Kvs»? Эта надпись есть практически в любой технической документации на регулирующие клапаны, а также сайтах компаний, занимающихся их продажей. 

Вот только, что это за значение Kvs и достаточно ли его для подбора регулятора, практически никто не объясняет. Эта статья поможет вам разобраться, как правильно рассчитать типоразмер любого регулирующего клапана.     

В большинстве случаев подобрать регулятор давления под конкретное применение можно без привлечения специалистов. Точный расчет параметров арматуры потребуется для систем, где необходимо высокое качество регулирования или есть особые требования к ее работе, например, ограничения по уровню шума. 

Основным параметром, по которому выбирается регулятор давления, является его пропускная способность или то самое значение Kvs. Как его рассчитать и что еще нужно учесть при выборе регулирующего клапана расскажет Андрей Шахтарин, директор компании «ВТК-Велес».  

Определение пропускной способности клапана

Kvs, которая указывается в технической документации регулятора давления, — это пропускная способность полностью открытого клапана. Производители обычно указывают диапазон значений Kvs min— Kvs max, в котором работает устройство. Ваша задача определить необходимую пропускную способность клапана, при которой на заданном расходе будет обеспечено необходимое понижение давления пара, газа или жидкости при его прохождении. 

Для каждого типа теплоносителя используется своя формула, учитывающая физические характеристики рабочей среды и перепад давления на входе и выходе:   

 

, где:

P1 — давление на входе регулятора, бар;

P2 — давление на выходе регулятора, бар;

∆P — перепад давления, бар;

t1 — температура среды на входе, oC;

Q — расход для жидкости, м3/ч;

QN — расход для газов при нормальных условиях, нм3/ч;

G — расход для водяного пара, кг/ч;

ρ — плотность жидкости, кг/м3;

pN — плотность газов при нормальных условиях, кг/нм3.

При расчетах учитывайте, что в формуле используется избыточное давление. 

Расчетная Kv не учитывает все факторы, влияющие на работу устройства, так что про запас к полученному значению рекомендуется добавить 30%. Поэтому Kv умножаем на коэффициент 1,3 и только после этого подбираем клапан с самым близким значением Kvs max

Однако на этом подбор регулятора давления не заканчивается. Рекомендуется учесть еще несколько показателей, если вы хотите, чтобы: 

  • технологические процессы регулировались более точно;

  • клапан во время работы не шумел и не «хлопал»; 

  • при эксплуатации регулятора не было особых проблем с кавитацией и, как следствие, эрозионным износом его элементов;

  • повысилась безопасность производственных процессов;

  • сократились расходы на техобслуживание системы. 

Для нормальной эксплуатации регулирующего клапана важны следующие факторы.

Условный диаметр клапана

Помните рекомендацию в начале статьи? Она рабочая — регуляторы давления действительно никогда не подбираются по диаметру трубопровода. Однако придется рассчитать условные параметры подводящей линии. Особенно это касается редукционного клапана, который обязательно устанавливается с обвязкой (об этом мы писали в этой статье). Для определения диаметра используем следующую формулу:

   , где

w — рекомендуемая скорость потока среды, м/c;

Q — рабочий объемный расход среды м3/ч;

d — диаметр трубопровода, м.

Регулятор может иметь диаметр на одну-две ступени меньше полученного значения. Если подобрать подходящий регулирующий клапан нет возможности, допустимо выбрать модель с более низкой пропускной способностью Kvs

Условное давление 

Этот параметр определяет допустимое рабочее давление для арматуры при нормальной температуре (20oC). При нагреве механические свойства и эксплуатационные характеристики конструкционных материалов снижаются. Поэтому реальное допустимое давление для арматуры будет ниже. Насколько измениться значение зависит от материала изготовления клапана. В приведенной таблице приведена зависимость максимального рабочего давления от температуры для серого чугуна, углеродистой и нержавеющей стали. 

Риск возникновения кавитации 

При больших перепадах давления это одна из самых больших проблем, приводящая к быстрому выходу из строя клапана. Особенно сильно эффект проявляется при использовании регуляторов давления пара после себя. Проверить возможность возникновения кавитации можно  по формуле:

, где

P1 – давление на входе регулятора, бар;

∆P – перепад давления на клапане, бар.

Кавитация возникнет, если условие соблюдается.  

Уровень шума

Регулирующий клапан будет шуметь и хлопать, если скорость среды, проходящей по трубопроводам будет выше рекомендуемой. Рассчитать фактическую скорость можно по формуле: 

, где

w – скорость потока среды, м/c;

Q – рабочий объемный расход среды м3/ч;

d – диаметр трубопровода, м.

Рекомендуемые скорости для всех типов сред приведены в таблице.

Снизить уровень шума можно, установив клапан в специальном исполнении или смонтировав виброкомпенсаторы на участках до и после регулятора. 

Допустимый перепад давления на клапане

Для ряда регуляторов давления пара после себя ограничено отношение входного давления к выходному, так как при превышении перепада давления клапан не сможет закрыться. При выборе такого устройства можно не беспокоиться о кавитации — ограничение по этому параметру ее полностью исключает. 

Соблюдение перечисленных рекомендаций поможет вам выбрать оптимальную модель регулирующего клапана, который будет не только эффективно, но и долго работать. Также вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам — мы ответим на все ваши вопросы и поможем подобрать подходящий регулятор. Связаться с нами можно любым удобным способом. 


vtk-veles.ru

Расчет и выбор предохранительного сбросного клапана - Добыча, сбор, подготовка и межпромысловый транспорт газа

Расчет и выбор предохранительного сбросного клапана - Добыча, сбор, подготовка и межпромысловый транспорт газа - Российский ТЭК: объявления, предложения, обсуждения. Россия, Казахстан... Jump to content

Дмитирий Зинченко   

Михаил Балашов   

Guest Рыжков А.М.   

Дмитрий Колесников   

Юрий Морозов   

Дмитрий Загоруйко   

Юрий Морозов   

Юрий Морозов   

Виталий Ходаковский   

Юрий Морозов   

Виталий Ходаковский   

Александр Гадецкий   

Юрий Морозов   

Юрий Морозов   

Виталий Ходаковский   

Юрий Морозов   

Юрий Морозов   

Радомир Илюшечкин   

Ильнар Галиев   

www.tek-ads.ru

Предохранительный клапан — Википедия

Предохранительный клапан в дежурстве.

Предохранительный клапан — трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений[1][2][3].

На поясняющем рисунке справа — чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия[2].

Классификация предохранительных клапанов[править | править код]

По принципу действия
  • клапаны прямого действия — обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
  • клапаны непрямого действия — клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;
По характеру подъёма замыкающего органа
  • клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
  • клапаны двухпозиционного действия
По высоте подъёма замыкающего органа
  • малоподъёмные
  • среднеподъёмные
  • полноподъёмные
По виду нагрузки на золотник
  • грузовые или рычажно-грузовые
  • пружинные
  • рычажно-пружинные
  • магнито-пружинные
Двухсёдельная конструкция.

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно[4].

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более[3]. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах[4][5].

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

Пружинные клапаны[править | править код]

Хорошо видны рычаг и пружина.

В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается[6].

Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС[5][7].

Рычажно-грузовые клапаны[править | править код]

Конструкция рычажного-грузового клапана.

В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах[8].

Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана[5].

Магнито-пружинные клапаны[править | править код]

В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.

Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов[6][7].

Технические требования к предохранительным клапанам[править | править код]

Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:

  • безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
  • обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
  • осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
  • обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.

Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей[2][8]

В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»

В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор[5][8].

  1. Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. — Москва: ЛКИ, 2008. — С. 368. — ISBN 978 5 382 00409 9.
  2. 1 2 3 Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. — Ленинград: Машиностроение, 1982.
  3. 1 2 Арматура трубопроводная.Термины и определения (неопр.). ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Дата обращения 10 июня 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
  4. 1 2 А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. — Москва: Мелго, 2007.
  5. 1 2 3 4 Р. Ф. Усватов—Усыскин. Поговорим об арматуре. — Москва: Vitex, 2005.
  6. 1 2 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
  7. 1 2 Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
  8. 1 2 3 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

ru.wikipedia.org

Предохранительный клапан для водонагревателя: зачем нужен, как ставить

От правильной обвязки электрического водонагревателя накопительного типа (бойлера) зависит не только срок работы оборудования, но и безопасность жильцов. Именно так серьезно обстоят дела. А правильная его обвязка — это предохранительный клапан для водонагревателя на подаче холодной воды. 

Для чего нужен

Содержание статьи

Установка предохранительного клапана предотвращает повышение давления внутри прибора выше нормативного. Из-за чего давление повышается? Как известно, при нагревании вода расширяется, увеличиваясь в объеме. Так как бойлер устройство герметичное, излишкам деться некуда — краны закрыты, на подаче обычно стоит обратный клапан. Потому нагревание воды приводит к увеличению давления. Вполне может случиться, что оно превысит предел прочности устройства. Тогда бак рванет. Вот чтобы этого не произошло, ставят предохранительный клапан для водонагревателя.

Так выглядит установленный клапан для сброса давления в водонагревателе

Может не надо ставить предохранительный клапан, а просто убрать обратный? При достаточно высоком и стабильном давлении в водопроводе такая система будет некоторое время работать. Но решение в корне неверное и вот почему: давление в водопроводе редко бывает стабильным. Часто бывают ситуации, когда вода еле-еле бежит из крана. Тогда горячая вода из бойлера давлением вытесниться в водопроводную систему. При этом оголятся ТЭНы. Некоторое время они будут греть воздух, а потом перегорят.

Но перегоревшие ТЭНы — не самое страшное. Гораздо страшнее, если они раскаляться, а в это время резко поднимется давление в водопроводе. Попавшая на раскаленные нагреватели вода испаряется, происходит резкое увеличение давления — рывком — что приводит к гарантированному разрыву колбы бойлера. При этом, приличный объем обжигающей воды и пара, под большим давлением вырывается в помещение. Чем это может грозить — понятно.

Как работает

Предохранительный клапан для водонагревателя корректнее было бы назвать системой клапанов, так как их в устройстве два.

Расположены они в латунном или никелированном корпусе, который имеет вид перевернутой буквы «Т» (смотрите фото). В нижней части корпуса стоит обратный клапан, предотвращающий отток воды из водонагревателя при понижении давления в системе. В перпендикулярном ответвлении имеется другой клапан, который при превышении давления позволяет выпускать часть воды через штуцер.

Устройство предохранительного клапана для бойлера

Механизм работы следующий:

  • Пока давление в бойлере меньше чем то, которое в водопроводе (при заполнении или при открытом кране), тарельчатая пластина обратного клапана отжата потоком воды. Как только давление выравнивается, пружина поджимает пластину к выступам корпуса, перекрывая поток воды.
  • При включенном нагреве происходит постепенное увеличение температуры воды, а вместе с ней растет и давление. Пока оно не превышает предельное, ничего не происходит.
  • При достижении порогового уровня давление сжимает пружину предохранительного клапана, открывается выход к штуцеру. Некоторая часть воды из бойлера стравливается через штуцер. При понижении давления до нормального пружина запирает проход, вода перестает стекать.

По принципу работы понятно, что вода из штуцера будет постоянно подкапывать. Это происходит при нагреве воды, при понижении давления в водопроводе. Если вы периодически видите на штуцере воду, значит все работает нормально. Но сливающуюся жидкость надо отводить. Для этого на патрубок надевают трубку подходящего диаметра, обязательно закрепляют ее хомутом. Нормальное рабочее давление бойлера — от 6 Бар до 10 Бар. Без механического крепления трубку сорвет в два счета, так что хомут подбираем качественный, затягиваем хорошо. Выводят трубку в ближайший канализационный слив.

Еще один момент: трубка на штуцер нужна прозрачная и желательно армированная (так называемая «елочка»). Почему армированная понятно — из-за давления, а прозрачная — для возможности контроля работоспособности устройства.

 

Виды и разновидности

Если речь идет об обычных предохранительных клапанах для водонагревателя, то они выглядят почти одинаково, отличаются только нюансы. Но именно эти небольшие детали отвечают за удобство и безопасность эксплуатации.

Предохранительный клапан для бойлера с возможностью принудительного сброса давления

На фото выше два предохранительных клапана со спускными рычагами. Они нужны для периодической проверки работоспособности. Флажок рычага приподнимают вверх. Он тянет за собой пружину, освобождая пусть для сброса воды. Эта проверка должна проводиться примерно раз в месяц. Также можно опорожнить бак бойлера — поднять флажок и ждать, пока все стечет.

Особенности конструкции

Разница в представленных моделях в том, что у модели на фото слева рычажок закреплен винтом. Это исключает возможность случайного открытия и полного сброса воды.

Еще два отличия бросаются в глаза. Это стрелка на корпусе, обозначающая направление движения воды, и надпись, показывающая на какое давление рассчитано устройство. Казалось, бы незначительные детали. Но если с направлением движения воды разобраться можно (посмотреть в какую сторону развернут тарельчатый клапан), то с номиналом сложнее. Как отличить, например, на 6 Бар он или на 10 Бар? Только проверками. А как будут отличать их продавцы? Никак. По коробкам. А если уложили не в ту коробку? В общем, без маркировки на корпусе клапан лучше не брать. Это обычно самые дешевые из китайских образцов, но разница в цене не настолько велика, чтобы стоило рисковать.

Предохранительные клапана — обслуживаемый и нет

Также обратите внимание на форму штуцера для сброса воды. У модели слева штуцер длинный, имеет нелинейную форму. На него довольно легко налезет шланг и длины хватит чтобы установить хомут. Форма штуцера у модели справа другая — с расширением к концу, но что важнее, штуцер короткий. На него шланг натянуть еще можно, но вот хомут под вопросом. Разве что проволокой обжать…

На следующем фото предохранительные клапана без флажка принудительного сброса давления. Тот который слева, в верхней части имеет резьбовую крышку. Это обслуживаемая модель. При необходимости можно крышку открутить, убрать засор, накипь и другие загрязнения.

Модель справа — самый худший из вариантов. Никаких обозначений, принудительного сброса или обслуживания. Это обычно самые дешевые их имеющихся, но это — единственное их достоинство.

Для бойлеров большого объема

Все приведенные выше модели подходят для водонагревателей объемом до 50-60 литров. На бойлеры большего размера идут другие модели, во многие из которых встроены дополнительные устройства. Обычно это шаровый кран и/или манометр — для контроля давления.

Для бойлеров до 200 литров

Штуцер для сброса воды тут со штатной резьбой, так что проблем с надежностью крепления не возникнет. Такие устройства уже имеют довольно высокую цену, но и качество и надежность их гораздо выше.

С манометром и оригинальный

Не всем по внешнему виду нравятся эти устройства. Для тех, кто эстетике придает большое значение выпускаются очень даже привлекательные устройства. Цена их, правда, сравнима с ценой недешевого водонагревателя, зато красиво.

Можно ли ставить другие клапана

Иногда вместо специального предохранительного клапана для бойлера ставят подрывной, который предназначается для аварийного сброса воды на отоплении. Хоть функции у них и похожи, но основной режим работы отличается в корне. Подрывной должен срабатывать только в аварийных ситуациях. Он рассчитан на залповый сброс большого объема жидкости. Для постоянного стравливания небольших порций воды он не подходит. Соответственно, работать корректно не будет.

Другой случай — установка только обратного клапана. Он не даст стечь воде при понижении давления в водопроводе, но от повышения давления в бойлере не спасет. Так что этот вариант тоже не работоспособен.

Как выбрать и установить

Выбирают предохранительный клапан для водонагревателя по давлению, на которое рассчитан агрегат. Эта цифра есть в паспорте. Также на выбор влияет объем бака. Выпускают устройства с пределом срабатывания на 6, 7, 8, 10 Бар. В основном на такое давление и рассчитаны все агрегаты. Так что тут все просто.

Установка проста: на резьбу наматывается льняная пакля или фум-лента, после чего клапан накручивается а патрубок. До упора закручивается руками, затем еще один-два оборота при помощи ключей. Гораздо важнее правильно выбрать место для его установки. При монтаже водонагревателя этот клапан устанавливается непосредственно на патрубок входа холодной воды.

Пример установки

Далее может стоять еще обратный клапан, который называют еще запорным. Но это уже перестраховка — такое же устройство имеется в предохранительном, да еще часто после счетчика воды на входе. Схема монтажа приведена ниже. Это — один из нормальных вариантов.

Схема установки предохранительного клапана для бойлера

На схеме имеется шаровый кран. Он необходим для опорожнения бака перед консервацией на зиму (на дачах) или перед демонтажем для профилактики и ремонта. Но чаще ставят его на тройник, который накручивается непосредственно на входной патрубок водонагревателя. На тройник снизу накручивается предохранительный клапан, а в боковой отвод ставится шаровый кран.

Установка предохранительного клапана после тройника

Собственно, это все нормальные варианты.

Поломки, причины, устранение

В принципе, предохранительный клапан для водонагревателя имеет только две поломки: из него или часто течет вода или не течет совсем.

В первую очередь надо сказать, что стравливание воды при нагреве — это норма. Именно так должна работать система. Может стравливаться вода и при отключенном бойлере, если давление в трубах подачи холодной воды будет выше, чем предел срабатывания клапана. Например, клапан на 6 Бар, а в водопроводе 7 бар. Пока давление не упадет, вода будет стравливаться. Если такая ситуация повторяется часто, необходима установка редуктора, и лучше всего на воде в квартиру или в дом, но есть компактные модели редукторов, которые можно установить на входе в бойлер.

Обвязка бойлера с предохранительным клапаном и редуктором

Как проверить исправность клапана? Если есть рычажок аварийного сброса это сделать просто. Пи выключенном бойлере надо несколько раз поднять рычаг, спустив избыточное давление. После этого капель прекращается и не возобновляется до тех пор, пока начнется нагрев.

Если вода продолжает стекать, возможно, засорилась пружина. Если модель обслуживаемая, устройство разбирается, чистится, после чего ставится на место. Если модель не разборная — надо только купить новый клапан и поставить.

Так выглядит редуктор — для стабилизации давления на бойлере

Постоянно капающая вода — это неприятно и «бьет» по кошельку, но не опасно. Намного хуже, если при нагреве воды у вас ни разу не появилась вода в патрубке. Причина — засорился клапан или забился штуцер вывода. Проверяете оба варианта. Не помогло — меняете клапан.

stroychik.ru

устройство, настройка на водогрейных и паровых котлах

Предохранительный клапан для котла предупреждает аварийную опасность. Это происходит, когда происходит перегрев воды и растёт давление, в результате чего разрывается магистраль или обшивка теплогенератора. Поэтому следует знать как правильно выбрать, установить и настроить этот важный элемент котла.

СодержаниеПоказать

Устройство и принцип действия клапана

Устройство клапана

Устройство предохранительного клапана:

  • защитной крышки;
  • выпускного отверстия;
  • пломбы;
  • пружины сжатия;
  • конуса;
  • седла;
  • напорной камеры.

Корпус изготавливается по технологии горячего штампования, обычно используют латунь, поэтому имеет большой срок эксплуатации. Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, он не изменяет свою форму.
Существуют разные виды предохранительных клапанов, но принцип действия один.
На седло воздействует пружинный механизм и оно находится в закрытом состоянии. Если напор в трубопроводе будет сильнее усилия пружины сжатия, то откроется седло и произойдёт выброс теплоносителя.

Виды предохранительных клапанов

Данные элементы защиты классифицируют по-разному.

Принцип работы Высота подъёма затвора Способ открытия затвора Способ нагружения золотника
1 Прямого действия Малоподъёмные Пропорциональные Пружинные
2 Непрямого действия Полноподъёмные Двухступенчатые Рычажно-газовые
3 Импульсные

Пружинные – самые распространённые, используются для котельных небольшого размера. Они имеют простую и надёжную конструкцию и возможность лёгкой регулировки рабочего давление в системе. Также из преимуществ можно выделить низкую стоимость.
Рычажные предохранительные устройства не пользуются особой популярностью, потому что, в основном, модельный ряд представлен диаметрами от 50 мм. Их используют в промышленной сфере.
Импульсные устройства используют на паровых котлах с давлением больше 39 кгс/кв.см (3,9 МПа). На каждый котел устанавливают, как минимум, по 2 шт. (контрольный и рабочий).
Малоподъёмные имеют высоту подъёма затвора от 5% от диаметра седла, поэтому имеют низкую пропускную способность. Из достоинств можно выделить: несложную конструкцию, доступную цену.

Малоподъемный и полноподъемный

В полноподъёмных затвор поднимается на высоту не менее 25% диаметра седла. Их относят к двухступенчатым. Характеризуются большой пропускной способностью, высокой стоимостью и сложной конструкцией.

Полноподъёмные защитные устройства имеют колокол. Его задача состоит в том, чтобы помочь затвору достигнуть полного подъёма. Полноподъёмные используют, в основном, в тех системах, в которых среда сжимается.
Пропорциональные открывают затвор соразмерно увеличению давления и объём сбрасываемой среды пропорционально увеличивается с подъемом затвора. Эти защитные устройства применяют для воды и других жидких сред.

Из преимуществ использования пропорционального клапана можно выделить:

  • открытие затвора согласно необходимости;
  • лёгкую конструкцию;
  • низкую стоимость;
  • автоматически возникают колебания.

Двухступенчатые предохранительные устройства открывают затвор мгновенно. Их запрещено устанавливать в контуре ГВС, так как это приводит к падению давления в системе, а после этого устройство мгновенно закрывается, провоцируя гидравлический удар.

Недостаток двухступенчатых устройств – автоколебание затвора. Причина этого – превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.

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.

Запрещено устанавливать защитное устройство с завышенным порогом срабатывания. Оно не сработает, когда это необходимо.

Традиционный подрывной клапан имеет доступную цену, легко устанавливается. Это устройство хорошо защищает закрытую систему отопления с газовым илиэлкетрическим котлом, так как при возникновении аварии нагрев прекращается сразу.
Также не рекомендуется приобретать дешёвую китайскую арматуру. Она ненадёжна и протекает сразу, после первого подрыва.

Место установки предохранительных клапанов

При выборе места для установки предохранительных устройств необходимо соблюдать ряд правил:

  1. Импульсные клапаны нужно монтировать в закрытых помещениях, при этом учитывать для какого климата они предназначены (умеренного или тропического).
  2. Для обслуживания, ремонта, сборки и разборки изделий рекомендуется организовать так место, чтобы эти действия были без вырезки из системы водопровода.
  3. Выполнять установку, соблюдая проектные рабочие чертежи.
  4. Главный клапан монтируют приваривая к штуцеру только вверх вертикально. Возможно отклонение, но не больше 0,2 мм на 100 мм высоты защитного устройства.
  5. При приваривании исключить возможность попадания в его полость брызг, грата, окалины.
  6. Швы после варки нуждаются в термообработке, основываясь на требования действующей инструкции по монтажу оборудования системы водопровода.
  7. На трубах, которые подходят к клапану и трубопроводах сброса напора, запрещено устанавливать запорные устройства и фильтры.
  8. Рычаг клапана устанавливается горизонтально.
  9. Для того, чтобы контролировать напор, перед фитингом нужно поставить манометр.
  10. Клапан для системы отопления можно монтировать в нескольких местах трубопровода.

Настройка предохранительных клапанов

Настройку защитных устройств выполняют после установки и промывки системы.

Проверка предохранительных клапанов проходит в несколько этапов:

  1. Настройка давления, которое устанавливается немного выше предельного рабочего давления.
  2. Проверка напора при открытии, оно не должно превышать минимальное. Соответствует нормальному режиму работы. Настроить давление в пружинном предохранительном клапане можно с помощью вращения регулирующего винта, который сжимает пружину. Рычажной настраивается изменением массы груза.
  3. Проверка полного открытия и закрытия.

Настройку можно не проводить для предохранительных устройств, в которых давление фиксируется заводом изготовителем.
Предохранительный клапан можно считать готовым к эксплуатации, если обеспечена воздухо- и водонепроницаемость, хорошо открывается и закрывается затвор, давление начала открытия и закрытия имеют отклонения в пределах допустимого для данного вида (смотреть паспорт устройства).

Периодичность проверки предохранительных клапанов – 1 раз в квартал.

После всех манипуляций по настройке обязательно следует пломбировка, присвоение номера и нанесение его на корпус защитного устройства (или на табличку, приваривается она к корпусу клапана на ней указывается: место монтажа, давление), составить эксплуатационную карточку или технологический паспорт.

Акт настройки

Акт настройки предохранительного клапана– обязательный документ. Его пишут на каждый клапан. Форму акта можно корректировать.

Если меняются условия регулировки устройства, то обязательно вносятся записи в документ. В акте нужно заполнять все пункты. Если нет отдельных данных, пишут: «Данные не требуются».
В акте также указывается комиссия, которая принимает готовность устройства к работе. В конце документа являются обязательным подписи членов этой комиссии.

Скачать образец акта.

 

kotle.ru

Предохранительный клапан в отоплении, установка, работа, конструкции

Предохранительный клапан в системе отопления открывается при повышении давления выше заданного значения, после чего часть теплоносителя через него сбрасывается. Затем давление уменьшается и клапан закрывается. Простой принцип действия подразумевает и несложную конструкцию. Тем не менее, есть несколько важных правил установки и эксплуатации аварийного клапана, которые лучше не нарушать, чтобы не повлечь разрушение котла, например…

 

Когда нужен предохранительный клапан

В замкнутой гидравлической системе, где происходит нагрев жидкости должен устанавливаться предохранительный клапан и расширительный бак. При нагреве, материалы и вещества увеличиваются в объеме, особенно значительно «вырастают» газы и жидкости.

Если свободного пространства не будет, то давление внутри системы начнет повышаться. Корпус будет деформироваться, растягиваться и разрушится в конце концов, выпустив жидкость наружу. Предохранительный клапан необходим во всех замкнутых нагреваемых наполненных жидкостью системах.

 

Совместная работа клапана и расширительного бака

Расширительный бак в системе отопления призван стабилизировать давление. Но ошибкой является мнение, что с таким баком предохранительный клапан не понадобится. Бак может работать неправильно, оказаться просто без воздуха.

Ошибкой является и обратное мнение, что клапан может взять на себя функции расширительного бака – сбрасывать давление, как только оно слегка повысилось. Этот прибор конструктивно не рассчитан на множественные срабатывания и после нескольких сбросов, через него появляется постоянная течь…

Предохранительный клапан рассчитан только на срабатывание при аварийном повышении давления, свыше нормы, после чего со стороны персонала должны быть приняты меры по устранению причин такой ситуации.

 

В каких случаях обычно срабатывает клапан

Можно выделить четыре типичные ситуации, когда срабатывает клапан в отоплении.

  • Закачка жидкости в систему выполняется ручным насосом без контроля за давлением, или автоматическое наполнение оказалась с дефектами и дает повышенное давление.
  • Система отопления с нарушениями — расширительный бак не был установлен или перекрыт краном.
  • Не надлежащая работа расширительного бака – в нем отсутствует воздух.
  • Вскипание котла с массовым выбросом пара.

 

В каких системах устанавливается защита по давлению

  • Система отопления частного дома снабжается предохранительным клапаном. Даже если в автоматизированных котлах имеются защиты быстрого отключения при росте температуры, рекомендуется снабдить систему независимым аварийным клапаном давления.
  • Также он устанавливается в системе горячего водоснабжения (ГВС), за исключением случая, когда вода нагревается проточным способом ….
  • Аварийный сброс давления устанавливается в отдельных замкнутых контурах системы, нагреваемых теплообменником или другим источником энергии.
  • В различных гидравлических (воздушных) системах, работающих под давлением, или с компрессором….

 

Конструкция предохранительного клапана, как работает

Основным элементом конструкции клапана давления является пружина, воздействующая на закрывающую тарелку. В нормальном положении тарелка прижимается к седлу и не выпускает жидкость из трубы. При аварийном повышении давления, она приподнимается и жидкость начинает просачиваться на боковой отвод.

 

Как и где устанавливается предохранительный клапан

Аварийный клапан в системе отопления всегда устанавливается на главной подающей магистрали, выходящей из котла.

Запрещается устанавливать между клапаном и главной магистралью какую-либо запорную арматуру. По сути предохранительный клапан должен быть установлен на подаче как можно ближе к теплообменнику котла, и между ними не должно быть кранов, и диаметр труб не должен уменьшаться.

С твердотопливными котлами аварийный клапан устанавливается в составе выносной группы безопасности.

На автоматизированных котлах клапан можно обнаружить под котлом на подаче.

Рекомендуется оборудовать отводной патрубок клапана прозрачным шлангом направленным в канализацию.

 

Какое давление срабатывания, какой клапан подобрать

Стандартное заданное давление срабатывания предохранительного клапана для домашней отопительной системы – 3 атм. Обычное предварительное давление воздуха в расширительном баке – 1,5 атм. Рабочее давление в системе после разогрева до максимальных температур – 2,0 – 2,5 атм.

Соответственно, при повышении этого значения, ситуация переходит в разряд «аварийная». При достижении 3,0 атм, или чуть ниже, должно начинаться срабатывание клапана. Напомним, что низший предел прочности отдельного отопительного оборудования, некачественных расширительных баков, например – всего порядка 4,0 атм, и его частенько превышают при ручной закачке теплоносителя…

Выбирать предохранительный клапан для системы отопления нужно только от известного производителя. Этот прибор прост, но сделан должен быть точно, а взрыв котла понравится далеко не всем жильцам…

 

Что требуют нормативы

Из нормативов можно узнать, что на пути к клапану от теплообменника не должно быт не только запорных устройств, но и регулирующих, а также трубопровода меньшим диамером, чем сам клапан. Настройка давления должна быть выполнена на 15 – 25% больше, чем рабочее давление жидкости. Проверка порога срабатывания должна производится не реже чем один раз в год при плановом обслуживании системы….

 

 

 

teplodom1.ru


Смотрите также