Как работает предохранительный клапан: Все о предохранительных клапанах. Интернет-магазин сантехники Водопад

Содержание

Устройство и принцип работы пружинного предохранительного клапана

На рынке предохранительной арматуры для котлов и систем отопления основную нишу занимают пружинные предохранительные клапана. Многие производители изготавливают модели самых разных диаметров и на различные диапазоны настройки. Основным назначением предохранительного клапана является защита трубопроводных систем и котлов от превышения давления. Достоинством данного оборудования является его работа в автоматическом режиме. При превышении настроечного давления теплоносителя клапан открывается и начинает сбрасывать излишки теплоносителя в отводной трубопровод. Когда давление опускается в рабочие пределы, то клапан автоматически закрывается и прекращает сброс теплоносителя.

Устройство пружинного предохранительного клапана

Предохранительный клапан пружинного типа представляет собой изготовленный из латуни или бронзы корпус, внутри которого находится предохранительный пружинный механизм. В основе данного механизма лежит стальная пружина, защищенная от внешнего воздействия пластиковым колпачком, который также выполняет функцию проверочной ручки. Проверочная ручка позволяет в случае необходимости в ручном режиме осуществить принудительное открытие клапана для проверки его работоспособности. Для надежной защиты пружинного механизма от попадания в него теплоносителя имеется мембрана, изготовленная из этилпропиленовой резины.

Устройство пружинного предохранительного клапана Valtac VT 490: 1 — латунный корпус; 2 — пластиковая крышка корпуса; 3 — пластиковая проверочная ручка; 4 — пластиковая заглушка; 5 — алюминиевая шильда; 6 — латунный шток; 7 — нейлоновая втулка подстройки; 8 — стальной фиксатор штока; 9 — стальная пружина; 10 — каучуковая золотниковая обойма; 11 — пластиковый золотник

Принцип работы пружинного предохранительного клапанаПринцип действия пружинного предохранительного клапана

В основе принципа работы предохранительного клапана лежит взаимное противодействие на затворе давления воды, стремящегося открыть клапан и усилия пружины, направленного на удержание затвора в закрытом положении. Предохранительный клапан будет закрыт до тех пор, пока давление воды на затворе не превысит усилие пружины. Необходимо отметить, что клапан начинает срабатывать уже при давлении примерно на 3% меньшем, чем настроечное. Если давление в системе продолжает расти, то это приводит к дальнейшему подъёму затвора (пропорционально давлению теплоносителя) и равномерному увеличению объёма сбрасываемой воды. Полное открытие предохранительного клапана наступает при давлении примерно 110-115% от настроечного (в зависимости от модели). После сброса излишков теплоносителя давление в системе начнёт снижаться и как только усилие пружины предохранительного клапана преодолеет статическое и динамическое давление вытекающей воды, затвор закроется. Полное закрытие предохранительного клапана наступит при снижении давления в системе до 80% от настроечного.

Настройка пружинного предохранительного клапана

Настройка предохранительного клапана выполняется по месту установки, после завершения всех монтажных работ и промывки отопительной системы.

Настройку давления в пружинном предохранительном клапане выполняют вращением специального регулировочного винта, сжимающего пружину, которая прижимает затвор к седлу. После этого проверяется давления срабатывания клапана, полного его открытия и закрытия.

Пружинные предохранительные клапаны

Смотрите это видео на YouTube

В некоторых предохранительных клапанах производителем в заводских условиях уже настроено и зафиксировано давление срабатывания, поэтому самостоятельная регулировка давления в них уже невозможна. В них имеется специальная неснимаемая крышка, которая защищает от перенастройки клапана. Фирмы-изготовители для удобства пользования вводят цветовую маркировку крышек в соответствии с давлением настройки: черный цвет – 1,5 бар, красный – 3 бар, желтый – 6 бар (предохранительные клапана Valtec VT 490).

Производители рекомендуют периодически прочищать предохранительные клапана в случаях, когда система отопления работает стабильно, без превышения давления. Это обусловлено тем, что клапан находится без работы в течение длительного времени, что может стать причиной его засорения различными загрязнениями. Для прочистки предохранительного клапана («подрыва») необходимо провернуть колпачок по направлению стрелки до характерного щелчка. Данная процедура позволяет избежать течей, большая часть которых вызвана именно засорением и последующим неплотным прилеганием затвора к седлу клапана.

Запобіжний клапан бойлера: чому тече і коли його лагодити

Ймовірно, багато користувачів бойлерів помічали як капає або тече запобіжний клапан на приладі, але коли варто замислюватися про його можливий вихід із ладу. Давайте розглянемо варіанти роботи клапана скидання тиску: коли можна вважати нормальним, а коли свідчить про необхідність його заміни.

Почнемо з того, що визначимо: для чого потрібен, яку функцію виконує, як влаштований і як працює запобіжний (або захисний) клапан водонагрівача. Сам бойлер влаштований так, що в ньому постійно знаходиться один і той самий обсяг води. При заборі гарячої води об’єм, що звільнився, заповнюється холодною водою з водопроводу, яка знову нагрівається і це дозволяє використовувати прилад безперервно. При нагріванні вода розширюється приблизно на 3% загального обсягу займаного рідиною.

У випадку, коли забіру гарячої води немає, а нагрівання води триває, в резервуарі водонагрівача неминуче виникає надлишковий тиск. Результатом неконтрольованого підвищення тиску може стати видавлювання фланцевого з’єднання або навіть зрив бойлера. Саме тут приходить на допомогу запобіжний клапан.

Як влаштований захисний клапан

Захисний клапан входить до комплектації будь-якого водонагрівача. Встановлюється деталь на патрубок холодної води, розташований в правій частині бойлера. Передбачений для скидання зайвого тиску з приладу, що створюється під час нагрівання води.

Функції захисного клапана:

перешкоджає зворотному ходу гарячої води з бойлера у водопровід;

захищає робочу ємність від руйнування у разі надлишкового тиску шляхом автоматичного скидання зайвої рідини через дренажний отвір.

Запобіжний клапан складається з двох циліндрів, розташованих перпендикулярно один одному. Вони мають схожу конструкцію, але різне призначення. Великий циліндр розташований вертикально, в напрямку руху води виконує функцію зворотного клапана. Внутрішньо встановлений притискний диск та пружина, кінцеві частини циліндра закінчуються різьбовими з’єднаннями для приєднання до системи холодного водопостачання патрубка бойлера. Пружинний механізм та притискний диск забезпечують вільне надходження води лише в одному напрямку: з водопроводу до бойлера.

Перпендикулярно великому розташований циліндр меншого діаметра, на якому знаходиться зливний штуцер. На зовнішній стороні встановлена заглушка або спеціальний прапорець, який призначений для примусового відкриття дренажного отвору. Використовуючи прапорець, можна промити дренажний отвір від забруднення напором води, а також можна злити воду з самого бойлера. У внутрішній частині горизонтального циліндра розташовується товстіша пружина, розрахована на певний тиск води і аналогічний притискний диск, але зі зворотним вектором спрацьовування.

Порада з технічного обслуговування: дуже важливо не рідше одного разу на місяць включати запобіжну групу, повертаючи кран (запобіжний клапан), так як це запобігає утворенню вапняних відкладень усередині нього.

Як працює захисний клапан

Як тільки тиск води у водопроводі перевищує напругу пружини у вертикальному циліндрі, віджимається притискний диск, завдяки чому ємність водонагрівача наповнюється. Після того як бак буде заповнений і внутрішній тиск перевищуватиме зовнішній, пружина повертає притискний диск у вихідне положення, перекриваючи надходження води. Таким чином, у міру витрачання води забезпечується її своєчасний долив. Під час процесу нагрівання води, коли тиск перевищить максимально допустимі показники, на які розрахована пружина в горизонтальному циліндрі, вода починає тиснути притискний диск. Відбувається стиск пружини і відкривається дренажний отвір, через який для нормалізації тиску зливаються надлишки води. На штуцер для скидання часто надягають прозору силіконову трубку, що дозволяє відстежувати вихід рідини з бака.

Ознаки правильної та неправильної роботи

Коли після нагрівання води в бойлері до гранично допустимої температури води з клапана капає вода, то це добре!

Отже, запобіжний клапан працює і повністю виконує свою функцію. Якщо вода в бойлері нагрівається, але клапан не спрацьовує, значить або забився дренажний отвір і його потрібно просто прочистити напором води шляхом відтягування прапорця у відповідний бік, або клапан несправний і його потрібно замінити.

Як вибрати захисний клапан

Клапан слід вибирати так, щоб параметри граничного робочого тиску бойлера та запобіжного клапана збігалися. Інформацію про те, на який тиск розрахований бойлер, можна знайти в інструкції з експлуатації. А тиск, на який розрахований запобіжний клапан, вигравіровано на його корпусі.

Найпоширеніші у побутових водонагрівачах клапани з робочим тиском 6-8.5 BAR. Щоб підібрати універсальну запчастину досить знати тип різьблення: у багатьох моделях стоїть клапан з різьбленням 1/2″, дуже рідко трапляються з різьбленням 3/4″.

Перейдіть до розділу «Запобіжні клапани», щоб вибрати необхідний клапан за параметрами.

Оптимальний режим роботи запобіжного клапана

Захисний клапан також не спрацьовуватиме, якщо термостат водонагрівача встановлений на неповний нагрів води, це температура близько 30-40℃. Якщо після нагрівання води в бойлері з клапана вода дуже рясно капає, тоді швидше за все термостат виставлений на максимум і прилад працює на гранично високому режимі, що не зовсім правильно. Максимальний режим нагрівання прискорює знос робочої ємності та посилює процес утворення накипу. У цьому випадку потрібно на терморегуляторі трохи зменшити температуру нагрівання. Тоді зайва вода з дренажного отвору клапана виходитиме в межах норми.

На деяких водонагрівачах на терморегуляторі є “економ” режим. Працюючи в цьому режимі, прилад буде нагрівати воду до температури близько 55℃. За такої температури не так сильно утворюється накип, але при цьому у воді вбиваються бактерії. Такий режим нагрівання скорочує до мінімуму скидання води із зворотного клапана.

Коли необхідне встановлення редуктора тиску

Але якщо з клапана починає текти відразу при подачі холодної води у водонагрівач, то це означає, що у системі водопроводу дуже високий тиск, більше 6 Атм.

У цьому випадку необхідно встановити редуктор тиску. Бажано встановлювати редуктор мембранного типу, а не поршневого. У мембранних більш тривалий термін служби і вони можуть тримати динамічний та статичний тиск. Установка регулятора значно скоротить витрати води, врятує водонагрівач від надмірного тиску, тим самим продовжить термін служби приладу. А також скоротить до мінімуму скидання води із захисного клапана.

Як варіант, щоб повністю позбавитися проблеми скидання води зі зворотного клапана, можна встановити розширювальний бачок. Але для нього відповідно потрібне додаткове місце.

Размер предохранительного клапана | Спиракс Сарко

Ищете продукты и услуги Spirax Sarco?

Выберите язык для вашего региона

Дом / Узнать о паре /

Размер предохранительного клапана

Содержимое

Предохранительные клапаны
Типы предохранительных клапанов
Выбор предохранительного клапана

Размер предохранительного клапана
Установка предохранительного клапана
Альтернативные средства защиты растений и терминология

Назад, чтобы узнать о паре

Расчет предохранительного клапана

Углубленное исследование процесса расчета для ряда применений, включая расчетные формулы для AD Merkblatt, DIN, TRD, ASME, API, BS6759 и других.

Охватывает более сложные вопросы, такие как двухфазный поток и перегрев.

Калибровка предохранительного клапана Введение

Размер предохранительного клапана всегда должен быть таким, чтобы он мог вентилировать любой источник пара таким образом, чтобы давление в защищаемом аппарате не превышало максимально допустимого накопленного давления (MAAP). Это означает, что клапан должен быть не только правильно расположен, но и правильно отрегулирован. Предохранительный клапан также должен иметь правильный размер, чтобы он мог пропускать необходимое количество пара при требуемом давлении при всех возможных условиях отказа.

После определения типа предохранительного клапана, его установочного давления и положения в системе необходимо рассчитать требуемую пропускную способность клапана. Как только это станет известно, требуемая площадь отверстия и номинальный размер могут быть определены с использованием спецификаций производителя.

Чтобы установить максимальную требуемую производительность, необходимо учитывать потенциальный расход через все соответствующие ответвления перед клапаном.

В приложениях, где имеется более одного возможного пути потока, выбор размера предохранительного клапана усложняется, поскольку может существовать несколько альтернативных методов определения его размера. Если существует более одного потенциального пути потока, следует рассмотреть следующие альтернативы:

Размер предохранительного клапана может быть рассчитан на максимальный расход, возникающий на пути потока с наибольшим расходом.

Размер предохранительного клапана может быть рассчитан на сброс потока из комбинированных путей потока.

Этот выбор определяется риском одновременного отказа двух или более устройств. Если есть малейшая вероятность того, что это может произойти, размер клапана должен быть таким, чтобы можно было сбросить объединенные потоки вышедшего из строя устройства. Однако там, где риск незначителен, из соображений экономии может потребоваться, чтобы размер клапана подбирался только для максимального расхода разлома.

Выбор метода в конечном итоге лежит на компании, ответственной за страхование растения.

Например, рассмотрим сосуд высокого давления и систему автоматического насоса-ловушки (APT), как показано на рис. 9.4.1. Маловероятно, что и APT, и редукционный клапан (PRV «A») могут выйти из строя одновременно. Пропускная способность предохранительного клапана «А» будет либо нагрузкой при отказе самого большого предохранительного клапана, либо, в качестве альтернативы, комбинированной нагрузкой при отказе как APT, так и предохранительного клапана «А».

В этом документе рекомендуется, чтобы при наличии нескольких путей потока размер любого соответствующего предохранительного клапана всегда определялся с учетом возможности одновременного отказа соответствующих клапанов регулирования давления выше по потоку.

Определение расхода при неисправности

Чтобы определить расход при повреждении через предохранительный клапан или любой клапан или отверстие, необходимо учитывать следующее: установочное давление соответствующего входного предохранительного клапана

Давление сброса предохранительного клапана измеряется

Полная открытая пропускная способность (K _VS) вышестоящего регулирующего клапана, см.

уравнение 3.21.2

Пример 9.4.1

Рассмотрим расположение предохранительного клапана на рис. 9.4.2.

Давление подачи этой системы (рис. 9.4.2) ограничивается входным предохранительным клапаном с установленным давлением 11,6 бари. Дефектный расход через предохранительный клапан можно определить с помощью уравнения массового расхода пара (уравнение 3.21.2):

В этом примере:

Следовательно, предохранительный клапан должен быть рассчитан на пропускную способность не менее 953 кг/ч. при установке на 4 бар изб.

После определения аварийной нагрузки обычно достаточно определить размер предохранительного клапана, используя диаграммы пропускной способности производителя. Типичный пример диаграммы пропускной способности показан на рис. 9.4.3. Зная требуемое установочное давление и пропускную способность, можно выбрать подходящий номинальный размер. В этом примере заданное давление составляет 4 бар изб., а пропускная способность составляет 953 кг/ч.

Требуется предохранительный клапан DN32/50 производительностью 1 284 кг/ч.

Если таблицы размеров недоступны или не учитывают определенные жидкости или условия, такие как противодавление, высокая вязкость или двухфазный поток, может потребоваться расчет минимальной требуемой площади проходного сечения. Методы для этого изложены в соответствующих руководящих стандартах, таких как:

AD-Merkblatt A2, DIN 3320, TRD 421
ASME/API РП 520
EN ISO 4126

Методы, изложенные в этих стандартах, основаны на коэффициенте расхода, который представляет собой отношение измеренной пропускной способности к теоретической пропускной способности сопла с эквивалентной площадью проходного сечения.

Коэффициент нагнетания

Коэффициенты нагнетания зависят от конкретного диапазона предохранительных клапанов и утверждаются производителем. Если клапан получил независимое одобрение, ему присваивается «сертифицированный коэффициент расхода».

Этот показатель часто занижают, умножая его на коэффициент безопасности 0,9, чтобы получить пониженный коэффициент расхода. Пониженный коэффициент расхода обозначается как K _dr = K _d x 0,9

При использовании стандартных методов расчета требуемой площади отверстия может потребоваться учитывать следующие моменты:

Критический и субкритический расход — расход газа или пара через отверстие, например проходное сечение предохранительного клапана, увеличивается по мере уменьшения давления на выходе. Это справедливо до тех пор, пока не будет достигнуто критическое давление и не будет достигнут критический расход. В этот момент любое дальнейшее снижение давления ниже по потоку не приведет к дальнейшему увеличению расхода.

Между критическим давлением и фактическим давлением сброса существует взаимосвязь (называемая отношением критического давления), которая для газов, протекающих через предохранительные клапаны, показана уравнением 9.4. 2.

Для газов со свойствами, подобными идеальному газу, «k» представляет собой отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении (c _p ) к постоянному объему (c _v ), т. е. c _p : c _против . «k» всегда больше единицы и обычно находится в диапазоне от 1 до 1,4 (см. Таблицу 9)..4.8).

Для пара, хотя «k» является изэнтропическим коэффициентом, на самом деле это не отношение c _p : c. В качестве приближения для насыщенного пара k можно принять равным 1,135, а для перегретого пара — 1,3. Ориентировочно для насыщенного пара критическое давление принимается равным 58 % от накопленного давления на входе в абсолютном выражении.

Избыточное давление — Перед определением размера необходимо установить расчетное избыточное давление клапана. Не допускается рассчитывать пропускную способность клапана при меньшем избыточном давлении, чем то, при котором был установлен коэффициент расхода. Однако допускается использование более высокого избыточного давления (см. Таблицу 9)..2.1, модуль 9.2, для типовых значений избыточного давления). Для клапанов полного подъема типа DIN (Vollhub) расчетный подъем должен достигаться при избыточном давлении 5 %, но для определения размеров может использоваться значение избыточного давления 10 %.

Для жидкостей избыточное давление составляет 10 % в соответствии с AD-Merkblatt A2, DIN 3320, TRD 421 и ASME, но для несертифицированных клапанов ASME довольно часто используется показатель 25 %.

Противодавление — Расчеты размеров в стандартах AD-Merkblatt A2, DIN 3320 и TRD 421 учитывают противодавление в функции оттока (Ψ), которая включает поправку на противодавление.

Однако стандарты ASME/API RP 520 и EN ISO 4126 требуют определения дополнительного поправочного коэффициента противодавления, который затем включается в соответствующее уравнение.

Двухфазный поток — При выборе размеров предохранительных клапанов для кипящих жидкостей (например, горячей воды) необходимо учитывать испарение (вскипание) во время нагнетания. Предполагается, что среда находится в жидком состоянии, когда предохранительный клапан закрыт, и что, когда предохранительный клапан открывается, часть жидкости испаряется из-за падения давления через предохранительный клапан. Результирующий поток называется двухфазным потоком.

Требуемое проходное сечение необходимо рассчитать для жидких и паровых компонентов сбрасываемой жидкости. Затем сумма этих двух площадей используется для выбора соответствующего размера отверстия из выбранного диапазона клапанов. (см. Пример 9.4.3)

Во многих стандартах фактически не указана формула расчета для двухфазного потока, и в таких случаях рекомендуется напрямую обращаться к производителю за консультацией.

Расчетные уравнения для предохранительных клапанов, разработанных в соответствии со следующими стандартами

Следующие методы используются для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения предохранительного клапана, как указано в наиболее часто используемых национальных стандартах.

Стандарт — AD-Merkblatt A2, DIN 3320, TRD 421

Используйте уравнение 9.4.3 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения предохранительного клапана, используемого в паровых системах:

Используйте уравнение 9.4.4 для расчета минимального требуемая площадь проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в системах с воздухом и газом:

Используйте уравнение 9.4.5 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения предохранительного клапана, используемого в жидкостных системах:

Коэффициент сжимаемости среды для пара

Коэффициент сжимаемости (Z)

Для газов также необходимо определить коэффициент сжимаемости Z. Этот фактор объясняет отклонение характеристик реального газа от характеристик идеального газа. Часто рекомендуется использовать Z = 1, если данных недостаточно. Z можно рассчитать, используя формулу в уравнении 9..4.6:

Пример 9. 4.2

Определите минимально необходимую площадь проходного сечения предохранительного клапана при следующих условиях:

Следовательно, для выбранного предохранительного клапана потребуется проходное сечение не менее 1 678 мм ² .

Двухфазный поток

Чтобы определить минимальную площадь отверстия для системы с двухфазным потоком (например, горячая вода), сначала необходимо установить, какая часть сброса будет состоять из пара (n). Это делается с помощью Уравнения 9.4.7:

Для горячей воды значения энтальпии можно получить из таблиц для пара.

Чтобы определить долю потока, состоящую из пара, пропускная способность умножается на n. Таким образом, остальная часть потока будет находиться в жидком состоянии.

Расчет размера площади по уравнениям 9.4.3, 9.4.4 и 9.4.5 затем можно использовать для расчета требуемой площади для выпуска паровой части, а затем жидкой части. Затем сумма этих площадей используется для определения минимальной требуемой площади отверстия.

Пример 9.4.3

Рассмотрим горячую воду при следующих условиях:

Стандарт — ASME /API RP 520

Следующие формулы используются для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана в соответствии с ASME стандарты и рекомендации API RP 520.

Используйте уравнение 9.4.8 для расчета минимальной необходимой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в паровых системах:

Используйте уравнение 9.4.9для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в системах с воздухом и газом:

Используйте уравнение 9.4.10 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в системах с жидкостями:

газовая постоянная сопла C _г рассчитывается с использованием уравнения 9.4.11 для воздуха и газа и применяется к уравнению 9. 4.9.

Поправочные коэффициенты перегрева для ASME/API RP 520

Поправочный коэффициент постоянного противодавления газа и пара для ASME/API 520

Поправочный коэффициент противодавления (KB) представляет собой отношение емкости с противодавлением, C ₁ , к емкости при выпуске в атмосферу, C ₂ , см. уравнение 9.4.12.

Значение KB можно определить с помощью кривых, показанных на рис. 9.4.6–9.4.8. Они применимы к установленному давлению 50 фунтов на кв. дюйм и выше. Для заданного установленного давления эти значения ограничены противодавлением, меньшим критического давления, а именно критическими условиями потока.

Для докритического расхода и противодавления ниже 50 фунтов на кв. дюйм изб. следует проконсультироваться с производителем по поводу значений KB.

Разгрузочные сильфонные клапаны

Обычные клапаны

Поправочный коэффициент постоянного противодавления жидкости для ASME/API RP 520 ME/API RP 520 и EN ISO 4126

Используется для учета жидкостей с высокой вязкостью. Чтобы учесть это, сначала необходимо установить размер клапана, предполагая, что жидкость не вязкая. После выбора размера вычисляется число Рейнольдса для клапана, которое используется для установления поправочного коэффициента из Рис. 9..4.9.

Затем следует проверить размер клапана, чтобы убедиться, что исходный размер соответствует расходу после применения поправочного коэффициента вязкости. В противном случае этот процесс следует повторить со следующим по размеру клапаном.

Число Рейнольдса можно рассчитать с помощью уравнений 9.4.15 и 9.4.16:

Стандарт EN ISO 4126: 2004 клапан, используемый для работы с сухим насыщенным паром, перегретым паром, воздухом и газом при критическом расходе:
Используйте уравнение 9.4.18 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в системах с влажным паром при критическом расходе; Примечание: влажный пар должен иметь долю сухости больше 0,9:
Используйте уравнение 9. 4.19 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого в системах с воздухом и газом при докритическом потоке:
Использование Уравнение 9.4.20 для расчета минимальной требуемой площади проходного сечения для предохранительного клапана, используемого для жидкостей :
Таблица 9.4.3
Значение C как функция «k» для паровых, воздушных и газовых применений в соответствии со стандартом EN ISO 4126 .
Значения k включены в стандарт ISO 4126: (Часть 7).

Кроме того, значения «k» можно получить из паровых таблиц на веб-сайте Spirax Sarco. Таблица 9.4.40003
Пример 9.4.4
Определите минимальное проходное сечение, необходимое для предохранительного клапана, разработанного в соответствии с EN ISO 4126 для сброса избыточного давления в системе перегретого пара.
Условия паровой системы

Приложение A. Свойства промышленных жидкостей
плотность на 998 (плотность воды). Таблица 9.4.6 Свойства некоторых распространенных промышленных газов
Начало страницы
Предыдущий — Выбор предохранительного клапана Далее — Установка предохранительного клапана
Выбор предохранительного клапана | Спиракс Сарко
Дом / Узнать о паре /
Выбор предохранительного клапана
Содержимое
Предохранительные клапаны
Типы предохранительных клапанов
Выбор предохранительного клапана
Размер предохранительного клапана
Установка предохранительного клапана
Альтернативные средства защиты растений и терминология
Назад, чтобы узнать о паре
Выбор предохранительного клапана
Выбор и ввод в эксплуатацию правильного предохранительного клапана, включая соображения по выбору, настройку, уплотнение, расположение и влияние противодавления.
Поскольку ассортимент предохранительных клапанов очень широк, выбрать предохранительный клапан, соответствующий конкретным требованиям конкретного применения, не составит труда. После выбора подходящего типа необходимо установить правильное давление сброса и пропускную способность, а также выбрать клапан подходящего размера и заданное давление.
Выбор конкретного типа предохранительного клапана зависит от нескольких факторов:
Стоимость — Это наиболее очевидный фактор при выборе предохранительного клапана для некритического применения. При сравнении стоимости необходимо учитывать пропускную способность клапана, а также номинальный размер. Как упоминалось в предыдущем модуле, могут быть большие различия между моделями с одним и тем же впускным соединением, но с разными характеристиками подъемной силы.
Тип системы сброса — Клапаны с открытой крышкой могут использоваться на паре, воздухе или нетоксичном газе, если допускается выброс в атмосферу не через систему сброса. В этих приложениях часто используется подъемный рычаг.
Для работы с газом или жидкостью, когда выброс в атмосферу не допускается, необходимо предусмотреть закрытую крышку. В таких случаях также необходимо использовать закрытый/газонепроницаемый колпачок или набивной рычаг.
Для применений со значительным добавочным противодавлением (обычно в коллекторах, обычно наблюдаемых в обрабатывающей промышленности) требуется конструкция с компенсационным сильфоном или поршнем.
Конструкция клапана — Конструкция полусоплового типа должна использоваться для нетоксичных и неагрессивных сред при умеренном давлении, тогда как клапаны с конструкцией полного сопла обычно используются в перерабатывающей промышленности для коррозионных сред или для очень высоких давлений. Для агрессивных жидкостей или высоких температур также могут потребоваться специальные конструкционные материалы.
Рабочие характеристики — Требования к производительности различаются в зависимости от применения, и клапан должен выбираться соответственно. Для паровых котлов требуется небольшое избыточное давление, обычно 3% или 5%. Для большинства других применений требуется 10 % избыточного давления, но в соответствии с API 520 для специальных применений, таких как противопожарная защита, разрешены более крупные клапаны с избыточным давлением 20 %.
Для жидкостей обычным является избыточное давление 10 % или 25 %, а значения продувки обычно достигают 20 %.
Сертификация — Для многих применений клапана конечный пользователь указывает требуемый код или стандарт для конструкции и работы клапана. Это обычно сопровождается требованием утверждения независимым органом, чтобы гарантировать соответствие требуемому стандарту.

Настройка и герметизация
Для того чтобы правильно установить давление настройки, необходимо внимательно изучить следующие термины:
Нормальное рабочее давление (NWP) — Рабочее давление системы в условиях полной нагрузки.
Максимально допустимое рабочее давление (MAWP) — иногда называется безопасным рабочим давлением (SWP) или расчетным давлением системы. Это максимальное давление, существующее при нормальных рабочих условиях (относительно максимальной рабочей температуры) системы.
Максимально допустимое давление накопления (MAAP) — Максимальное давление, которого может достичь система в соответствии со спецификацией стандартов проектирования системы.
MAAP часто выражается в процентах от MAWP.
Для аппаратов, использующих пар, MAAP часто будет на 10% выше, чем MAWP, но это не всегда так. Если MAWP недоступен, следует связаться с органом, ответственным за страхование аппарата. Если MAAP не может быть установлен, его нельзя считать выше, чем MAWP.
Давление срабатывания (P ) — Давление, при котором предохранительный клапан начинает открываться.
Давление сброса (PR) — Это давление, при котором достигается полная производительность предохранительного клапана. Это сумма установленного давления (PS) и избыточного давления (PO).
Избыточное давление (PO) — Избыточное давление представляет собой процент от установленного давления, при котором предохранительный клапан должен работать.
Существуют два основных ограничения, которые необходимо учитывать при установлении давления срабатывания предохранительного клапана:
Давление срабатывания должно быть достаточно низким, чтобы давление сброса никогда не превышало максимально допустимое давление накопления (MAAP) предохранительного клапана. система.
Давление настройки должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить достаточный запас по сравнению с нормальным рабочим давлением (NWP) для закрытия предохранительного клапана. Однако давление настройки никогда не должно превышать максимально допустимое рабочее давление (МДРД).
Чтобы выполнить первое ограничение, необходимо учитывать относительные величины процента избыточного давления и процента MAAP (выраженного в процентах от MAWP).
Возможны два случая:
Процентное избыточное давление предохранительного клапана меньше или равно процентному MAAP системы. Это означает, что заданное давление можно сделать равным MAWP, поскольку давление сброса всегда будет меньше фактического MAAP.
Например, если избыточное давление предохранительного клапана составляет 5 %, а MAAP составляет 10 % от МДРД, уставка давления будет выбрана равной МДРД. В этом случае давление сброса (равное установленному давлению + 5% избыточного давления) будет меньше, чем MAAP, что допустимо.
Примечание: : если бы процентное значение MAAP было выше, чем процентное значение избыточного давления, заданное давление все равно будет равно MAWP, поскольку его увеличение выше MAWP нарушит второе ограничение.
Процент избыточного давления предохранительного клапана больше, чем процент MAAP системы. В этом случае установка заданного давления, равного MAWP, будет означать, что давление сброса будет больше, чем MAAP, поэтому заданное давление должно быть ниже МДРД.
Например, если избыточное давление предохранительного клапана составляло 25 %, а процентное значение MAAP составляло всего 10 %, установка давления, равного MAWP, означает, что давление сброса будет на 15 % больше, чем MAAP. В этом случае правильное установленное давление должно быть на 15% ниже МДРД.
В следующей таблице приведены результаты определения уставки на основе первого ограничения.
Таблица 9.3.1
Определение заданного давления с помощью предохранительного клапана избыточного давления и прибора MAAP
Аппарат Предохранительный клапан избыточного давления
5% 10% 15% 20% 25%

MAAP 20% МДРД МДРД МДРД МДРД 95% МДРД
15% МДРД МДРД МДРД МДРД 95% 90% МДРД
10% МДРД МДРД МДРД 95% 90% МДРД 85% МДРД
5% МДРД МДРД 95% 90% МДРД МДРД 85% 80% МДРД

Если эксплуатационные соображения не требуют иного, для соблюдения второго ограничения давление срабатывания предохранительного клапана всегда должно быть несколько выше нормального рабочего давления с запасом, предусмотренным для продувки. Предохранительный клапан, установленный чуть выше нормального рабочего давления, может привести к плохому отключению после любого сброса.
Когда рабочее давление системы и давление срабатывания предохранительного клапана должны быть как можно ближе друг к другу, рекомендуется минимальный запас 0,1 бар между давлением закрытия и нормальным рабочим давлением для обеспечения герметичности. Это называется «маржа отключения». В этом случае важно учитывать любые изменения рабочего давления в системе, прежде чем добавлять запас в 0,1 бар. Такие вариации могут возникать, когда предохранительный клапан устанавливается после редукционных клапанов (PRV) и других регулирующих клапанов с относительно большими диапазонами пропорциональности.
Практически во всех системах управления существует определенное пропорциональное смещение, связанное с зоной пропорциональности (дополнительную информацию о пропорциональном смещении см. в Блоке 5, Теория управления). Если автоматический предохранительный клапан установлен в условиях полной нагрузки, управляющее давление в условиях холостого хода может быть значительно больше, чем его установленное давление. И наоборот, если клапан установлен в условиях холостого хода, давление при полной нагрузке будет меньше установленного давления.
Например, рассмотрим управляемый предохранительный клапан с максимальным диапазоном пропорциональности всего 0,2 бар.
При заданном управляющем давлении 5,0 бар в условиях полной нагрузки это даст 5,2 бар в условиях холостого хода. В качестве альтернативы, если управляющее давление 5,0 бар установлено в условиях холостого хода, тот же клапан будет показывать управляющее давление 4,8 бар в условиях полной нагрузки.
При определении давления срабатывания предохранительного клапана, если управляющее давление клапана PRV установлено в условиях холостого хода, пропорциональное смещение учитывать не нужно. Однако, если управляющее давление предохранительного клапана установлено в условиях полной нагрузки, необходимо учитывать увеличение выходного давления в результате пропорционального смещения предохранительного клапана (см. пример 9)..3.1).
Величина смещения регулятора давления зависит от типа регулирующего клапана и используемого регулятора давления. Поэтому важно определить зону пропорциональности вышестоящего регулирующего клапана, а также то, как этот клапан был введен в эксплуатацию.
Пример 9.3.1
Предохранительный клапан, устанавливаемый после предохранительного клапана, должен быть настроен как можно ближе к рабочему давлению предохранительного клапана. Учитывая приведенные ниже параметры, определите наиболее подходящее давление срабатывания предохранительного клапана:
Давление настройки предохранительного клапана: 6,0 бар (установлено в условиях полной нагрузки)
Зона пропорциональности предохранительного клапана: 0,3 бар при работе выше рабочего давления предохранительного клапана
Продувка предохранительного клапана: 10%
Ответ:
чтобы давление срабатывания предохранительного клапана было как можно ближе к рабочему давлению предохранительного клапана, предохранительный клапан выбирался таким образом, чтобы его давление продувки было больше рабочего давления предохранительного клапана (с учетом пропорционального смещения), и отсечка на 0,1 бар допуск.
Во-первых, необходимо учитывать эффект пропорционального смещения клапана PRV, так как клапан PRV устанавливается в условиях нагрузки; нормальное максимальное рабочее давление, которое может возникнуть:
6,0 бар + 0,3 бар = 6,3 бар (NWP)
При добавлении предела отключения 0,1 бар давление срабатывания предохранительного клапана должно быть на 10 % больше, чем 6,4 бар. . Для данного примера это означает, что давление срабатывания предохранительного клапана должно быть:

Таким образом, заданное давление должно быть выбрано равным 7,11 бар при условии, что оно не превышает МДРД защищаемой системы.
Обратите внимание, что если бы предохранительный клапан был установлен на 6,0 бар в условиях холостого хода и с предохранительным клапаном 10% продувки, давление срабатывания предохранительного клапана было бы:
Воздействие противодавления на давление срабатывания
Для обычного предохранительного клапана, подверженного постоянному дополнительному противодавлению, давление срабатывания эффективно снижается на величину, равную противодавлению. Чтобы компенсировать это, требуемое давление настройки должно быть увеличено на величину, равную противодавлению. Таким образом, дифференциальное заданное давление в холодном состоянии (давление, установленное на испытательном стенде) будет:
Для переменного наложенного противодавления эффективное заданное давление может изменяться по мере изменения противодавления, и обычный клапан нельзя использовать, если отклонение составляет более 10–15 % от заданного давления. Вместо этого необходимо использовать уравновешенный клапан.
Соотношение уровней давления для предохранительных клапанов, как показано в Рекомендациях API 520, показано на Рисунке 9.3.1.
Настройка предохранительного клапана
Для большинства типов предохранительных клапанов допустима установка для воздуха или газа. Обычно используется специально сконструированный испытательный стенд, позволяющий легко и быстро установить предохранительный клапан для регулировки и последующей блокировки и герметизации клапана при требуемом давлении срабатывания.
Наиболее важным требованием, помимо обычных соображений безопасности, является использование приборов для измерения качества и система регулярной калибровки. Во всех стандартах на предохранительные клапаны указывается конкретный допуск для заданного давления (обычно около 3%), и это необходимо соблюдать. Также важно, чтобы окружающая среда была чистой, свободной от пыли и относительно тихой.
Источник затворной жидкости может варьироваться от баллона со сжатым воздухом до мультипликатора и резервуара-аккумулятора, работающего от промышленной магистрали сжатого воздуха. В последнем случае воздух должен быть чистым, без масла и воды.
Стоит отметить, что не требуется каких-либо проверок емкости. Испытательный стенд просто позволяет установить требуемое давление срабатывания. Обычно эта точка устанавливается путем прослушивания слышимого «шипения» при достижении заданной точки. При регулировке как для клапанов с металлическим седлом, так и для клапанов с мягким седлом необходимо, чтобы диск не вращался вокруг седла или патрубка, так как это может легко привести к повреждению и помешать достижению хорошей отсечки. Поэтому шток должен быть зажат во время вращения регулятора.
Существует принципиальное различие в допустимых процедурах настройки для клапанов парового котла ASME I. Чтобы сохранить одобрение Национального совета и нанести отметку «V» на корпус клапана, эти клапаны должны быть отрегулированы с использованием пара на буровой установке, способной не только достичь желаемого давления настройки, но и с достаточной производительностью, чтобы продемонстрировать точку срабатывания. и точка переустановки. Это должно быть сделано в соответствии с утвержденной и контролируемой процедурой обеспечения качества. Для клапанов ASME VIII (выбитых на корпусе буквой «UV»), если на регулирующем устройстве предусмотрена установка для настройки паром, эти клапаны также должны быть настроены на пар. Если нет, то допустима газовая или воздушная установка. Для жидкостных применений с клапанами ASME VIII для настройки должна использоваться соответствующая жидкость, обычно вода.
В случае клапанов, оснащенных продувочными кольцами, необходимо установить заданные положения и загерметизировать стопорные штифты в соответствии с рекомендациями производителя.

Уплотнение
Для клапанов, не претендующих на какой-либо конкретный стандарт и не имеющих ссылки на стандарт на заводской табличке или в вспомогательной литературе, нет ограничений на то, кто может настраивать клапан. Такие клапаны обычно используются для индикации достижения определенного давления и не действуют как предохранительное устройство.
Для клапанов, которые независимо утверждены уполномоченным органом по определенному стандарту, настройка и уплотнение клапана являются частью утверждения. В этом случае клапан должен быть настроен изготовителем или уполномоченным представителем изготовителя, работающим в соответствии с согласованными процедурами обеспечения качества и с использованием оборудования, одобренного изготовителем или нотифицированным органом.
Для предотвращения несанкционированного изменения или несанкционированного вмешательства большинство стандартов требуют обеспечения герметизации клапана после настройки.
Наиболее распространенный метод — использование пломбировочной проволоки для крепления крышки к корпусу пружины и корпуса к корпусу. Его также можно использовать для фиксации любых кольцевых штифтов регулятора продувки в нужном положении.
Проволока впоследствии опломбируется свинцовой пломбой, на которой может быть оттиск товарного знака наладчика.
Положение предохранительного клапана
Чтобы гарантировать, что максимально допустимое давление накопления в любой системе или аппарате, защищенном предохранительным клапаном, никогда не будет превышено, необходимо тщательно продумать положение предохранительного клапана в системе. Поскольку существует такой широкий спектр применений, не существует абсолютного правила относительно того, где должен располагаться клапан, и поэтому каждое применение необходимо рассматривать отдельно.
Предохранительный клапан обычно используется для защиты технологического оборудования, питаемого от редукционной станции. Два возможных расположения показаны на рисунке 9.3.3.
Предохранительный клапан может быть установлен внутри самой редукционной станции, то есть перед запорным клапаном ниже по потоку, как показано на рис. 9.3.3 (а), или ниже по потоку, ближе к аппарату, как показано на рис. 9.3.3 ( б). Установка предохранительного клапана перед запорным клапаном, расположенным ниже по потоку, имеет следующие преимущества:
• Предохранительный клапан может быть испытан на линии путем закрытия запорного клапана, расположенного ниже по потоку, без вероятности того, что устройство, расположенное ниже по потоку, окажется под избыточным давлением, если предохранительный клапан выйдет из строя во время испытаний.
• Когда испытания проводятся в потоке, предохранительный клапан не нужно снимать и проводить стендовые испытания, что требует больших затрат и времени.
• При настройке предохранительного клапана на холостом ходу можно наблюдать за работой предохранительного клапана, так как это состояние, скорее всего, приведет к «кипению». Если это произойдет, давление предохранительного клапана можно отрегулировать так, чтобы оно было ниже давления повторной посадки предохранительного клапана.
• Любые дополнительные отводы вниз по течению изначально защищены. Только аппараты с более низким МДРД требуют дополнительной защиты. Это может иметь значительные преимущества с точки зрения затрат.
Однако иногда целесообразно установить предохранительный клапан ближе к паровому входу любого аппарата.
В самом деле, может потребоваться установка отдельного предохранительного клапана на входе каждого устройства, расположенного ниже по потоку, если предохранительный клапан питает несколько таких устройств.
В качестве ориентира можно использовать следующие пункты:
• При подаче питания на одну часть аппарата, у которого давление МДРД меньше, чем давление подачи предохранительного клапана, аппарат должен быть оснащен предохранительным клапаном, желательно тесно соединенным с патрубком входа пара.
• Если предохранительный клапан питает более одного аппарата, а МДРД любого устройства меньше, чем давление подачи предохранительного клапана, либо станция предохранительного клапана должна быть оснащена предохранительным клапаном, установленным на минимально возможное значение МДРД подключенного аппарата, либо каждый элемент пораженного аппарата должен быть оснащен предохранительным клапаном.
• Предохранительный клапан должен быть расположен таким образом, чтобы давление не могло накапливаться в аппарате по другому пути, например, из отдельного паропровода или байпасной линии.
Можно утверждать, что каждая установка заслуживает особого внимания, когда речь идет о безопасности, но следующие области применения и ситуации немного необычны и заслуживают внимания:
• Пожар — любой сосуд под давлением должен быть защищен от избыточного давления в случае пожара. . Хотя предохранительный клапан, установленный для эксплуатационной защиты, может также обеспечить защиту в условиях пожара, такие случаи требуют специального рассмотрения, которое выходит за рамки данного текста.
• Экзотермические установки. Они должны быть оснащены предохранительным клапаном, тесно соединенным с впускным отверстием для пара аппарата или непосредственно на корпусе. Никакая альтернатива не применяется.
• Предохранительные клапаны, используемые в качестве предупредительных устройств. Иногда предохранительные клапаны устанавливаются в системах в качестве предупреждающих устройств. Они не требуются для снятия аварийных нагрузок, а только для предупреждения о повышении давления выше нормального рабочего давления по эксплуатационным причинам. В этих случаях предохранительные клапаны настраиваются на предупреждающее давление и должны быть только минимального размера. Если существует опасность того, что системы, оснащенные таким предохранительным клапаном, превысят максимально допустимое рабочее давление, они должны быть обычным образом защищены дополнительными предохранительными клапанами.
Пример 9.3.2
Чтобы проиллюстрировать важность расположения предохранительного клапана, рассмотрим автоматический конденсатоотводчик (см. Блок 14), используемый для удаления конденсата из нагревательного бака. Автоматический конденсатоотводчик (АПТ) включает в себя насос механического типа, который использует движущую силу пара для перекачивания конденсата через систему возврата. Положение предохранительного клапана будет зависеть от МДРД APT и требуемого рабочего давления на входе.
Если МДРД APT больше или равен МДРД судна, расположение, показанное на рисунке 9.3.4 можно использовать.
Такое расположение подходит, если рабочее давление конденсатоотводчика меньше 1,6 бар изб. (давление срабатывания предохранительного клапана 2 бар изб. меньше продувки 0,3 бар и запаса отсечки 0,1 бар). Поскольку МДРД как APT, так и сосуда больше, чем давление срабатывания предохранительного клапана, один предохранительный клапан обеспечит достаточную защиту системы.
Однако, если рабочее давление конденсатоотводчика должно быть выше 1,6 бар изб., подача APT должна осуществляться со стороны высокого давления предохранительного клапана и снижаться до более подходящего давления, но все же ниже 4,5 бар изб. МДРД АПТ. Расположение, показанное на рисунке 9.3.5 подойдет в этой ситуации.
Здесь используются две отдельные станции PRV, каждая со своим предохранительным клапаном. Если внутренние части APT вышли из строя и пар под давлением 4 бар изб. прошел через APT в сосуд, предохранительный клапан «А» сбросил бы это давление и защитил сосуд. Предохранительный клапан «В» не поднимется, так как давление в APT остается приемлемым и ниже установленного давления.
Следует отметить, что предохранительный клапан «А» расположен на выходе из клапана регулирования температуры; это делается как из соображений безопасности, так и из эксплуатационных соображений:
Безопасность. В случае отказа внутренних компонентов APT предохранительный клапан сбросит давление в сосуде, даже если регулирующий клапан будет закрыт.
Эксплуатация. Вероятность того, что предохранительный клапан «А» закипит во время работы в этом положении, меньше, так как давление после регулирующего клапана обычно ниже, чем перед ним.
Кроме того, обратите внимание, что если МДРД конденсатоотводчика больше, чем давление перед предохранительным клапаном «А», допустимо исключить из системы предохранительный клапан «В», но размер предохранительного клапана «А» должен быть учитывать общий поток ошибок через предохранительный клапан «B», а также через предохранительный клапан «A».
Пример 9.3.3
Фармацевтическая фабрика имеет двенадцать котлов с рубашкой на одном производственном участке, все они имеют одинаковую МДРД. Где должен располагаться предохранительный клапан?
Одним из решений может быть установка предохранительного клапана на входе в каждый поддон (рис. 9.3.6). В этом случае размер каждого предохранительного клапана должен быть рассчитан на прохождение всей нагрузки на случай, если предохранительный клапан не откроется, в то время как остальные одиннадцать поддонов будут закрыты.
Поскольку все поддоны рассчитаны на один и тот же МДРД, можно установить один предохранительный клапан после предохранительного клапана.
При включении в систему дополнительного оборудования с более низким МДРД, чем поддоны (например, кожухотрубный теплообменник), необходимо установить дополнительный предохранительный клапан. Этот предохранительный клапан должен быть настроен на соответствующее более низкое давление срабатывания и иметь такой размер, чтобы пропускать аварийный поток через клапан регулирования температуры (см.
No related posts.