В трубопроводной системе иногда непредвиденно возникает избыточное давление, и это становится причиной разрушения компонентов трубопровода и подключенных к нему устройств. Чтобы защитить магистральные сети, используются предохранительные клапаны разной конструкции. Их повсеместное применение объясняется несколькими обстоятельствами:
- большой срок службы при доступной стоимости изделия;
- несложный монтаж;
- простая и надежная конструкция;
- расширенный диапазон эксплуатационных характеристик;
- способность работать в контакте с агрессивными средами.
Вышеуказанными причинами объясняется повышенный интерес к таким устройствам и их применение в разных индустриальных сегментах.
Назначение и устройство предохранительных клапанов
Причины критического повышения давления в трубопроводной системе абсолютно разные:
- сильный нагрев среды из-за воздействия внешних источников тепла;
- неожиданные проблемы, возникшие при работе подключенных к системе устройств;
- ошибки, допущенные во время эксплуатации трубопроводного оборудования;
- деформация трубы и другое.
По сути предохранительные клапаны защищают дорогостоящее трубопроводное оборудование. Если во все участки сети, где существует риск возникновения нештатной ситуации, интегрирована защитная конструкция, рост давления до предельной отметки будет исключен. Поэтому применение подобной трубопроводной арматуры оправдано в промышленных магистральных сетях, где оборудование работает со средами, циркулирующими под высоким напором, — водопроводы, отопление, газопроводы, системы подачи сжатого воздуха. Вот зачем нужен предохранительный клапан.
Особенность защитных устройств самой простой конструкции — прямое действие, зависящее от потока рабочей среды. При повышении силы давления выше критического происходит стравливание жидкости или газа из трубопровода. Безвредные вещества могут выпускаться в окружающую среду, прочие субстанции направляются в закрытый дренаж. Как только давление в системе нормализуется, сброс останавливается.
Принцип действия
Внутри предохранительного запорного клапана находится затворный золотник, который, упираясь в седло, закрывает проходное отверстие. Золотник поддерживает пружина, жесткость которой рассчитана на определенный напор. Как только напор увеличивается и начинает сильнее давить на затвор, пружина сжимается. Проходной канал открывается, и рабочая среда сбрасывается наружу, а давление в системе понижается до того момента, пока не достигнет безопасного значения. Золотник перестает давить на пружину, и та возвращает его в закрытое положение.
Существуют и другие конструкции механизма удержания запорного элемента — за счет веса груза или действия электромагнита.
Наблюдается некоторая особенность действия предохранительных клапанов: он полностью закрывается, когда давление падает ниже номинального на 10–15%. Это объясняется тем, что для полного закрытия затвора требуется большее усилие, чем для удержания его в режиме «закрыто», и некоторой инерционностью узла.
Разновидности клапанов предохранительного типа
Защитную трубопроводную арматуру различают по принципу работы предохранительных клапанов и особенностям конструкции золотникового механизма.
По принципу действия
По способу воздействия на золотник различают устройства:
- прямого действия — на перемещение запорного элемента воздействует рабочая среда;
- сбросные непрямого действия — управляется электромагнитом;
- импульсные — это комплекс из двух или более элементов, в котором на закрытие главного защитного узла влияет дополнительный.
По типу подъема замыкающего органа
Если разница заключается в скорости открытия (постепенно или мгновенно), различают следующие типы предохранительных клапанов:
- пропорционального действия — с ростом силы давления среды пропорционально открывается проходной канал. Рекомендуется применение таких устройств для сред, плотность которых остается неизменной при колебаниях давления;
- двухпозиционные — не имеют промежуточного положения запорного элемента между «открыто» и «закрыто». Открываются мгновенно, как только возникает предельное давление. Предпочтительно применение в системах, где циркулируют сжимаемые среды.
В зависимости от высоты подъема
Если рассматривается амплитуда движения золотника между открытым и закрытым режимами, то клапаны бывают:
- малоподъемные — затвор в них поднимается на высоту, которая составляет 1/20 диаметра седла. Пропускная способность таких устройств минимальная, поэтому их не применяют в промышленных трубопроводах большой мощности. Конструкция арматуры простая, механизм действия — пропорциональный;
- полноподъемные — амплитуда перемещения золотникового элемента больше или равна диаметру седла. Пропускная способность узла значительная, но и стоимость выше за счет усложнения конструкции.
По виду нагрузки на золотник
По способу воздействия на запорный элемент различают следующие виды предохранительных клапанов:
- рычажно-грузовые — в них задействуется сила гравитации груза, присоединенного к штоку золотника через рычаг. Монтаж такой трубопроводной арматуры допускается только в определенном положении, и ее не устанавливают в передвижных системах;
- пружинные — упругий пружинный элемент прижимает запорный элемент к седловому уплотнению. Сила прижатия регулируется винтом, и устройство можно настраивать на разную степень критического давления. Выпускаются модели с рычагом, перемещаемым вручную, чтобы была возможность периодического контроля работоспособности;
- магнито-пружинные — управляются электромагнитом в автоматическом режиме. Соленоид узла работает в обоих направлениях, закрывая и открывая проходной канал.
Технические требования к предохранительным клапанам
От арматуры требуется, чтобы она безотказно срабатывала при возникновении нештатной ситуации и не мешала функциональности трубопроводной системы. Производители понимают, какие требования к предохранительным клапанам и их конструкции предъявляют потребители. Устройства должны:
- быстро открываться при достижении предельного значения силы давления;
- не нарушать пропускную способность трубопровода;
- срабатывать в нужный момент (не раньше и не позже);
- обладать высокой герметичностью;
- сохранять эксплуатационные характеристики весь срок службы.
Обеспечить безотказную работу предохранительных клапанов помогают периодические контрольные испытания, в процессе которых проверяется:
- работоспособность;
- точность действия;
- герметичность.
Для проверки исправности предохранительный клапан снимают и отправляют на поверку в испытательный центр или сертифицированную лабораторию. Существует возможность проведения испытательных мероприятий по месту установки. Такой подход целесообразен для контроля узлов, работающих в системах непрерывного цикла.
Друзья, если статья была Вам полезна, то подписываемся на канал и поднимаем вверх большой палец! Также будем рады вашим комментариям!