Предохранительные клапаны, Киев

Предохранительная арматура является видом арматуры, используемой для автоматического выпуска избытка жидкой, паро— или газообразной среды из системы высокого давления при чрезмерном повышении давления в ней в систему низкого давления или в атмосферу и обеспечивающей безопасную эксплуатацию установок и предотвращение аварий. Предохранительная арматура выполняется в виде предохранительных клапанов (арматура многократного использования) или разрывных устройств — мембран или колпачков (арматура одноразового использования). Разрывные устройства применяются в тех случаях, когда по условиям безопасности требуется быстрое открытие больших проходов для сброса большого количества среды. Разрывные устройства обладают минимальной инерционностью при срабатывании и способны сбросить среду при очень быстром повышении давления. Предохранительные мембраны выполняют разрывными, срезными, ломающимися, выщелкивающимися, специальными с принудительным разрушением от прокалывания или взрывной искры.

Применение разрывных устройств ограничивается тем, что при их разрушении полностью теряется продукт, находящийся в системе. Поэтому разрывные мембраны иногда устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами (СППК). В первом случае мембрана рассчитывается на давление срабатывания несколько более высокое, чем у предохранительного клапана, чтобы обеспечить дополнительный сброс среды при экстремальных условиях. Во втором случае разрывные мембраны устанавливают перед предохранительным клапаном для защиты его от коррозии, загрязнения и исключения пропусков среды при закрытом клапане во время нормальной работы установки.

Клапан предохранительный (СППК)
Клапан предохранительный (клапан СППК) — автоматическое устройство для предотвращения повышения или понижения давления газа на газопроводах и газорегуляторных станциях, сброса давления, приводимое в действие статическим давлением, возникающим перед клапаном, и характеризуется полным подъемом золотника за счет динамического действия выходящей из сопла струи сбрасываемой среды. После окончания сброса среды давление снижается до величины, меньшей, чем при начале срабатывания клапана (давление закрытия). Клапан предохранительный (СППК) автоматически закрывается и остается закрытым до тех пор, пока в системе вновь не увеличится давление выше допустимого. Основной характеристикой клапана предохранительного (СППК) является давление срабатывания и его пропускная способность, т. е. количество сбрасываемой среды в единицу времени при открытом клапане.

В производстве клапаны предохранительные (СППК) подразделяются по виду нагрузки на грузовые (рычажные), у которых воздействие на золотник осуществляет груз непосредственно или через рычаг, и на пружинные, в которых давлению среды на золотник противодействует сила пружины.

Клапаны предохранительные классифицируются следующим образом.

По принципу действия:
— клапаны прямого действия, открывающиеся непосредственно под действием давления рабочей среды;
— клапаны непрямого действия, в этом случае открытие главного предохранительного клапана осуществляется с помощью специального привода.

Клапаны непрямого действия подразделяются на клапаны:
— импульсно-предохранительные, в которых импульсом для срабатывания служит та же рабочая среда, поступающая из импульсного предохранительного клапана, настроенного на заданное повышение давления;
— клапаны со вспомогательным управлением, в которых осуществляется принудительное открытие от постороннего источника энергии.

Клапаны со вспомогательным управлением комбинированные — клапаны, в которых главный клапан должен работать и как клапаном со вспомогательным управлением, и как клапан прямого действия на случай выхода из строя вспомогательного управления.

По характеру подъема замыкающего органа:

— клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах), имеющие пропорциональную характеристику подъема. В них подъем золотника происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Эти клапаны иногда называют разгрузочными, перепускными, а также регуляторами давления «до себя».

— клапаны двухпозиционного действия. В этих клапанах после небольшого повышения давления золотник рывком поднимается на заданную величину практически без изменения давления среды. Такие клапаны применяются в системах с постоянным расходом газа в аварийном режиме. Пропорциональный или двухпозиционный подъем золотника в клапанах обеспечивается их конструктивным исполнением.

По высоте подъема замыкающего органа:

— малоподъемные, в которых высота подъема золотника не более 0,05 диаметра седла. Лимитирующим сечением в клапане является щель, образованная уплотняющими поверхностями золотника и седла. Эти клапаны работают как клапаны пропорционального действия, установка их допускается при небольших расходах, в основном, на жидких средах.

— среднеподьемные, в которых высота подъема золотника составляет 0,05…0,25 диаметра седла. Лимитирующим сечением для них также является щель. Эти клапаны выполняются пропорционального или двухпозиционного действия. Они применяются, как правило, для жидкостей.

— полноподъемные, в которых при срабатывании сечение в щели равно или больше самого узкого сечения седла, то есть высота подъема золотника более 0,25 диаметра седла. Лимитирующим сечением в них является самое узкое сечение в седле клапана. Эти клапаны двухпозиционного действия. Для достижения автоматического полного подъема здесь используется энергия расширения пара или газа. Для использования напора истекающей среды в клапане устраиваются специальные диски или поршни.

По способу выпуска избыточной среды:

— открытые, в которых рабочая среда выпускается в атмосферу (такие клапаны работают без противодавления);

— закрытые — не сообщающиеся с атмосферой (такие клапаны выпускают рабочую среду в закрытую систему).

По виду нагрузки на золотник:

— грузовые (или рычажно-грузовые), в которых герметизация запорного органа обеспечивается с помощью груза;

— пружинные, в которых герметизация запорного органа обеспечивается усилием пружины. Эти клапаны находят наиболее широкое распространение. Они просты по конструкции, обладают высокой чувствительностью и надежностью в эксплуатации.

— рычажно-пружинные клапаны — применяются очень редко;

— магнитно-пружинные клапаны, в которых усилие магнита добавляется к усилию пружины при закрытом клапане, чем достигается высокая герметичность в затворе;

— клапаны с газовой камерой, у которых нагрузка на золотник создается сжатым газом, находящимся в герметически закрытой камере и действующим через специальную мембрану и шток на золотник клапана.

По направлению воздействия среды на золотник клапана:

— клапаны с подачей среды под золотник;

— клапаны с подачей среды на золотник. Чувствительным элементом здесь может служить поршень, сильфон или мембрана.

По виду разгрузки послезолотниковой зоны:

— неразгруженные, в которых на золотник действует неуравновешенное усилие от статического и динамического противодавлений, последнее возникает из-за наличия сопротивления отводящей линии. Предназначены для установки в линиях с малым сопротивлением на сбросе и при постоянном статическом противодавлении, изменение которого не рекомендуется более 10%.

— разгруженные, в которых усилие противодавления не воздействует на золотник на площади, равной площади прохода в седле. Они выполняются с разгрузочным элементом в виде сильфона, мембраны или поршня и предназначены для работы в системах с большим и переменным противодавлением.

К предохранительным клапанам предъявляются следующие требования:

— при достижении максимально допустимого давления клапан должен безотказно открываться до полного подъема и пропустить рабочую среду в требуемом количестве;

— в открытом состоянии клапан должен работать устойчиво без вибраций;

— клапан должен закрываться при давлений не намного ниже рабочего и при последующем возрастании давления до рабочего обеспечить требуемую степень герметичности;

— в закрытом состоянии клапан должен обеспечивать требуемую степень герметичности при рабочем давлении.

Однако нужно учитывать, что надежность полного открытия предохранительных клапанов при заданном давлении и обеспечение заданной пропускной способности является требованием, которому должны быть подчинены все остальные предъявляемые требования.

Наибольшее распространение получили пружинные и рычажно-грузовые предохранительные клапаны.

Рычажно-грузовые клапаны изготовляют только малоподъемными: однорычажные клапаны — с одним седлом и двухрычажные — с двумя седлами. Эти клапаны — простой конструкции; отличаются постоянством усилия; могут быть использованы только в стационарных установках; не могут быть использованы для работы с противодавлением.

Малоподъемные клапаны используются, как правило, на несжимаемых средах. Применение их на сжимаемых средах нецелесообразно из-за невысокого значения пропускной способности, которое для сжимаемых сред может быть существенно повышено в конструкциях полноподъемных клапанов.

К преимуществам малоподъемных клапанов перед полноподъемными относятся: пропорциональность характеристики и способность открываться так, чтобы был обеспечен фактический аварийный расход; возможность их использования для жидких и газообразных сред.

Пружинные клапаны — более совершенной конструкции, чем рычажно-грузовые; имеют меньшую инерционность, меньшую массу и габаритные размеры; преимущественно полноподъемные.

Полноподъемные клапаны характеризуются быстротой срабатывания на полный ход золотника. Они обеспечивают высокие значения пропускной способности при сравнительно малых превышениях давления в защищаемой системе. Время открытия этих клапанов — 0,008…0,04 с.

Пружинные предохранительные клапаны
Рычажно-грузовые предохранительные клапаны