Предохранительные клапаны их устройства и разновидность
Предохранительный клапан – автоматическое устройство (входит в группу безопасности) для сброса избыточного давления, приводимое в действие статическим давлением, возникающим перед клапаном, и отличающееся быстрым полным подъемом золотника за счет динамического действия выходящей из сопла струи сбрасываемой среды. Предохранительные клапаны используют для систем водоснабжение, теплоснабжения, газораспределения и паровых систем.
Широкое применение клапанов в пищевой промышленности, нефтяной, химической, фармацевтической промышленности для сосудов-аппаратов, емкостей, трубопроводов и для другого технологического оборудования от разрушения при чрезмерном превышении давления. Предохранительный клапан обеспечивает безопасную эксплуатацию оборудования в условиях повышенных давлений газа или жидкости. При повышении в системе давления выше допустимого предохранительный клапан автоматически открывается и сбрасывает необходимый избыток рабочей среды, тем самым предотвращая возможность аварии. После окончания сброса давление снижается до величины, меньшей начала срабатывания клапана, предохранительный клапан автоматически закрывается и остается закрытым до тех пор, пока в системе вновь не увеличится давление выше допустимого.
Требования к клапанам подчиняются ГОСТ 12.2.085-2002 (принят в замен ВЗАМЕН ГОСТ 12.2.085-82) МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОСУДЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (Vessels working under pressure. Safety valves. Safety requirements). Настоящий стандарт гармонизирован с международным стандартом ИСО 4126-91* в части терминологии и определений и Германским стандартом AD-Merkblatt A1-88 "Предохранительные устройства от превышения давления. Обеспечение сохранности от разрушения" в части расчета пропускной способности.
Основные положения:
Технологическое давление в сосуде (аппарате, трубопроводе и т. п.) – максимально избыточное давление, которое может возникнуть при нормальном режиме процесса.
Расчетное (рабочее) давление сосуда – давление, на которое рассчитаны стенки корпуса или узлов сосуда. Величина расчетного давления должна превышать технологическое давление в аппарате, чтобы исключить нежелательное срабатывание предохранительных клапанов.
Максимально допустимое рабочее давление – давление, превышение которого недопустимо из соображений безопасности. Это давление зависит от материала, его толщины и условий эксплуатации, положенных в основу расчета.
Установочное давление (давление срабатывания) – давление, при котором открывается предохранительный клапан.
Продув или гистерезис – разность между давлением срабатывания и давлением закрытия клапана, выражаемая в процентах от давления срабатывания.
Подъем – перемещение золотника клапана при его срабатывании. Как правило, выражается отношением высоты подъема золотника к диаметру сопла.
Статическое противодавление – давление в выкидной трубе или коллекторе при закрытом клапане.
Динамическое противодавление – давление в выкидной трубе или коллекторе при сбросе из предохранительного клапана.
Правила требуют, чтобы пропускная способность предохранительных клапанов, установленных на сосуде, должна быть рассчитана таким образом, чтобы при открытом клапане давление в сосуде не могло превысить значения, указанные в таблице.
| Рабочее давление, кгс/см2 | Допустимое превышение рабочего давления |
|---|---|
| До 3 | 0,5 кгс/см2 |
| 3-60 | 15% |
| Более 60 | 10% |
Основной характеристикой предохранительных клапанов является их пропускная способность, определяемая количеством сбрасываемой жидкости в единицу времени при открытом клапане.
Классификация предохранительных клапанов
Существующие конструкции предохранительных клапанов можно разделить на несколько групп:
По виду нагрузки на золотник
По влиянию противодавления
По высоте подъема золотника
По способу открывания клапана
По связи с окружающей атмосферой
По количеству сопел и золотников
По виду нагрузки на золотник
Предохранительные клапаны грузового типа с непосредственной нагрузкой на золотник. Очень просты по конструкции. Применяются только для низких давлений с небольшим сечением сопла из-за невозможности приложения к золотнику груза большой массы. Кроме того, эти клапаны склонны к вибрациям и очень восприимчивы к посторонним влияниям, вследствие чего не могут быть применены для подвижных систем.
Предохранительные клапаны грузового типа с непрямой нагрузкой на золотник. К ним относятся рычажные предохранительные клапаны. Основное преимущество их – нагрузка на золотник при его подъеме остается постоянной. Настройка рычажного предохранительного клапана на установочное давление, при котором он должен открываться, довольно точна и осуществляется перемещением груза на рычаге.
Однако рычажные предохранительные клапаны имеют и существенные недостатки, которые значительно ограничивают область их возможного применения. Применение таких клапанов недопустимо на подвижных установках, а также на установках, способствующих возникновению вибрации. Эти клапаны нельзя применять на установках, где давление резко пульсирует, так как наличие длинного рычага с грузом способствует усилению пульсации.
Кроме того, недостатками являются их большие габаритные размеры несоответствие между размерами клапанов и значительными габаритам груза и рычажного механизма. По Правилам Госгортехнадзора нагрузку клапан не ограничивают, но если усилие на золотник превышает 700 кгс, обходимо специальное приспособление, обеспечивающее подъем груза усилием одного человека.