Предохранительные клапаны, как средства для защиты от повышения давления в трубопроводных системах

Предохранительный клапан предназначен для сброса избыточного давления в атмосферу, что предотвращает повышение рабочего давления в трубопроводе или другом устройстве выше допустимого. Сброс избыточного давления происходит при открытии клапана, а после того, как давление нормализуется, он закрывается.

Установку данных устройств предусматривают на оборудовании и трубопроводах котельных, компрессорных станций, а также автоклавах. Причем клапана обеспечивают выполнение своих функций на трубопроводах, транспортирующих не только пар и газ, но и различные жидкости.

Разделяют пружинные и рычажно-механические предохранительные клапаны. Их различие заключается уравновешивающим механизмом: в первом случае – это сила давления пружины, а во втором – вес груза. И в первом, и во втором случае усилие рабочего органа подбирается с тем условием, чтобы при нормальном давлении среды золотник, через который происходит выпуск излишнего давления в системе, прижимался к седлу, а при увеличении рабочего давления на 10-15 % он отходил вверх.

Пружинные клапаны

Пружинные клапаны выпускаются в двух исполнениях: малоподъемные и полноподъемные. В первом случае высота подъема составляет не более 1/20 диаметра седла, а во втором – более ¼.

Малоподъемный пружинный стальной клапан используют на паропроводах и газопроводах с давлением не более 0,6 МПа. Оно состоит из корпуса, нижний штуцер которого является соединительным элементом между трубопроводом и клапаном. Через боковой штуцер происходит сброс среды при превышении давления. Пружина, которая отрегулирована в зависимости от давления, прижимает рабочий орган – золотник к седлу. Регулировка пружины осуществляется за счет втулки, вкрученной в верхнюю крышку корпуса. Колпак сверху предохраняет втулку от механических ударов. Здесь же имеется ушко для произведения пломбировки, исключающей самовольное вмешательство в настройку клапана.

Пружинные клапаны производят из углеродистой и нержавеющей сталей. Для первых рабочее давление находится в пределах 0,1-70 МПа, а для вторых – от 0,25 до 2,3 МПа.

Рычажно-грузовые клапаны

Рычажно-грузовые клапаны так же, как и пружинные монтируются на арматуре и трубопроводах с помощью штуцера. Отличительная особенность этих клапанов – отсутствие сальникового уплотнения в месте выхода шпинделя из корпуса. Из-за того, что полная герметичность не обеспечивается, не допускается установка рычажно-грузовых клапанов на трубопроводах, транспортирующих взрыво- и огнеопасные среды. Прижатие золотника к седлу обеспечивается за счет веса грузов, количество которых подбирается с учетом обеспечения сброса давления при определенном значении. Кроме количественной регулировки, имеется возможность передвижения грузов по длине рычага, что позволяет произвести более точную настройку работы клапана. Для предотвращения несанкционированного вмешательства в работу клапана, он накрывается кожухом и пломбируется.

На практике нашли применение, как однорычажные, так и двухрычажные клапаны. В корпусе двухрычажных клапанов находится два золотника, каждый из которых соединен с отдельным рычагом, штоком и системой грузов.

Корпуса рычажно-грузовых клапанов изготавливают из чугуна и стали. Чугунные рассчитаны на давление до 1,6 МПа, а стальные – до 2,5.

Особенности выбора и монтажа клапанов

Процесс выбора клапана основывается на следующих принципах:

• Пружинные клапаны обладают меньшими размерами, поэтому именно их выбирают при имеющихся затруднениях, связанных со свободным местом.
• Особенности эксплуатации клапанов определяют наличие вибраций, которые могут выводить устройства из строя. Рычажно-грузовые клапаны более подвержены этому воздействию из-за наличия длинного рычага с грузом и шарнирных соединений.
• В зависимости от рычажно-грузовой конструкции, пружина имеет способность изменять усилие давления с течением времени. Объясняется это тем, что при частом подъеме золотника изменяется структура металла.

При наличии достаточного места, чаще всего выбор падает на клапана рычажно-грузового действия. Однако следует учитывать, что эти клапана устанавливаются в строго горизонтальном положении, в отличие от пружинных.

Перед предохранительным клапаном не допускается установка любой запорной арматуры.

Сбрасываемая среда может отводиться либо непосредственно в атмосферу, либо в специальное устройство. А вот внутренний диаметр сбросного патрубка должен быть достаточным для исключения случаев противодавления.

Для сигнализации выхода газообразной среды нередко на сбросном патрубке монтируется свисток, оповещающий обслуживающий персонал о срабатывание клапана.

В качестве альтернативного устройства нашли применение предохранительные мембраны, разрыв которых происходит при превышении контролируемого давления на 20-25 %. Преимуществом этих устройств является полная герметичность, надежность и простота. К недостаткам можно отнести принцип одноразового использования.