Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Предохранительный клапан — это автоматическое устройство трубопроводной арматуры, предназначенное для защиты технологического оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления. При достижении заданного значения клапан открывается, сбрасывает избыточную среду и возвращается в исходное положение после нормализации давления. Это первый и главный рубеж защиты в системах с давлением пара, газа, жидкости или их смесей.
Предохранительный клапан — самодействующий элемент трубопроводной арматуры, открывающийся без внешнего управляющего сигнала исключительно под воздействием давления рабочей среды. Согласно ГОСТ 24856-2014 «Арматура трубопроводная. Термины и определения», он относится к классу арматуры аварийной защиты.
Основная задача — не допустить разрушения оборудования при аварийном повышении давления: гидравлическом ударе, неисправности регулятора, внезапном перегреве. Область применения охватывает паровые котлы, сосуды под давлением, компрессорные станции, газопроводы, химические реакторы и нефтепромысловые установки.
Ключевые параметры по ГОСТ 12.2.085-2017: давление настройки (Рн), давление начала открытия (Рно), давление полного открытия (Рпо), давление закрытия (Рз), пропускная способность (кг/ч), коэффициент расхода, условный проход DN, условное давление PN.
В рабочем состоянии запорный орган (тарелка или золотник) прижат к седлу усилием нагрузочного элемента — пружины или груза. Пока давление среды не превышает давление настройки Рн, клапан закрыт. Как только давление достигает Рн, усилие от среды на тарелку превышает усилие пружины, клапан открывается и среда сбрасывается в атмосферу или дренажную систему.
После сброса давление в системе падает. При снижении до давления закрытия Рз пружина возвращает тарелку на седло. Согласно ГОСТ 31294-2005 «Клапаны предохранительные прямого действия. Общие технические условия», давление закрытия должно составлять не менее 0,8·Рн. Разность между давлением настройки и давлением закрытия называется зоной продувки; на практике она составляет 5–15 % от Рн в зависимости от конструкции и применяемой среды.
По высоте подъёма запорного органа (тарелки) различают три конструктивных исполнения. Малоподъёмные клапаны имеют ход тарелки менее 1/20 наименьшего диаметра седла (h < 0,05·Dc); применяются для жидкостей и сред с малым объёмным расходом. Среднеподъёмные клапаны имеют ход тарелки от 1/20 до 1/4 диаметра седла; по расчёту пропускной способности их относят к малоподъёмным. Полноподъёмные клапаны обеспечивают ход тарелки не менее 1/4 диаметра седла (h ≥ 0,25·Dc) — это позволяет пропускать большой объём пара или газа за короткое время. По ISO 4126-1:2013 полноподъёмный клапан достигает максимального проходного сечения при превышении Рн на 10 % (overpressure).
Наиболее распространённый тип. Нагрузка на тарелку создаётся цилиндрической пружиной, усилие которой регулируется ходовым винтом. Диапазон настройки давления Рн — от 0,1 МПа до нескольких десятков МПа в зависимости от конструктивного исполнения и выбора пружины. Материал пружины — пружинная сталь 50ХФА или её аналоги. Пружинные клапаны прямого действия выпускаются по ГОСТ 31294-2005 и ISO 4126-1:2013; присоединительные размеры фланцев — по ГОСТ 33259-2015 и ASME B16.5.
Усилие на запорный орган создаётся постоянным грузом на горизонтальном рычаге. Давление настройки изменяется перемещением груза или заменой груза. Преимущество — стабильность Рн независимо от температуры среды. Ограничение — большие габариты и чувствительность к вибрациям; по действующим ФНП (Приказ Ростехнадзора №536 от 15.12.2020) рычажно-грузовые клапаны допускается устанавливать только на стационарных объектах.
Применяется на энергетических котлах с рабочим давлением выше 4 МПа при DN более 100 мм. По требованию действующих ФНП паровые котлы с рабочим давлением более 4 МПа оснащаются исключительно импульсными предохранительными устройствами. Состоит из малого импульсного клапана (управляющего) и главного клапана с поршневым приводом. Импульсный клапан реагирует на давление среды и подаёт управляющий импульс на поршень главного клапана. Точность срабатывания — порядка ±0,5 % от Рн.
Согласно Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности (Приказ Ростехнадзора №536 от 15.12.2020), клапан должен быть рассчитан и отрегулирован так, чтобы давление в защищаемом оборудовании при его срабатывании не превышало разрешённое давление более чем на 10 %. Давление настройки Рн должно быть равно разрешённому давлению оборудования или превышать его в пределах, установленных ГОСТ 12.2.085-2017 и технической документацией.
Давление полного открытия клапана не должно превышать давление начала открытия более чем на 10 % — это предельное значение overpressure, предусмотренное как ГОСТ 12.2.085-2017, так и ISO 4126-1:2013 и API 520 для стандартных условий эксплуатации.
Настройка Рн выполняется на испытательном стенде или непосредственно на трубопроводе при плановом техническом обслуживании. Для пружинного клапана регулировка производится ходовым винтом: затяжка увеличивает усилие пружины и повышает Рн, ослабление — снижает. После регулировки винт фиксируется контргайкой и пломбируется.
По ГОСТ 12.2.085-2017 и предшествующим редакциям стандарта, конструкция пружинного и рычажно-грузового клапана должна предусматривать устройство принудительного открытия для проверки подвижности запорного органа во время работы оборудования. Принудительное открытие должно быть обеспечено при давлении не менее 80 % давления начала открытия клапана.
Пропускная способность — массовый расход рабочей среды (кг/ч для пара и газа, м³/ч для жидкости) через клапан при полном открытии. Методика расчёта установлена ГОСТ 12.2.085-2017 «Арматура трубопроводная. Клапаны предохранительные. Выбор и расчёт пропускной способности» — действующим межгосударственным стандартом, введённым в качестве национального стандарта РФ с 1 ноября 2018 года. Для расчётов по международным нормам применяют API 520 и ISO 4126-1:2013.
Расчётная формула учитывает: расчётное проходное сечение седла (мм²), коэффициент расхода (определяется экспериментально и указывается в паспорте клапана), давление начала открытия (МПа абс.), свойства рабочей среды и противодавление на выходе. По API 520 для предварительного расчёта применяют значение Kd = 0,975 для газа и пара и Kd = 0,65 для жидкостей; точное значение всегда подтверждается испытаниями и приводится изготовителем в паспорте изделия.
Важно: при выборе клапана его расчётная пропускная способность должна перекрывать максимально возможный аварийный расход среды в защищаемой системе. Падение давления в подводящем трубопроводе от защищаемого оборудования до входного патрубка клапана не должно превышать 3 % от давления настройки — это требование ГОСТ 12.2.085-2017 и международных стандартов. Клапан с завышенной пропускной способностью склонен к автоколебаниям (дребезгу) при давлениях, близких к Рн.
Подрыв — принудительное кратковременное открытие клапана вручную для проверки подвижности запорного органа и отсутствия прикипания тарелки к седлу. Выполняется при рабочем давлении в системе, составляющем не менее 80 % от Рн. Периодичность определяется эксплуатационной документацией: для паровых котлов — по регламенту, установленному технической документацией и ФНП; полная ревизия с настройкой на испытательном стенде — при каждом плановом ремонте оборудования.
В конструкции большинства полноподъёмных клапанов предусмотрено регулировочное кольцо (продувочное кольцо) на корпусе или на направляющей тарелки. Положение кольца определяет зону продувки — разность между давлением настройки и давлением закрытия. При нижнем положении кольца зона продувки минимальна (клапан быстро закрывается), при верхнем — увеличивается. Для паровых сред рекомендуемая зона продувки составляет 4–7 % от Рн.
Предохранительный клапан — обязательный элемент любой системы с избыточным давлением. Выбор типа — пружинного, рычажно-грузового, импульсного или пилотного — определяется рабочим давлением, диаметром трубопровода, характером рабочей среды и требованиями регулятора. Корректная настройка давления Рн, регулярный подрыв при не менее 80 % от Рн и контроль пропускной способности обеспечивают надёжную защиту оборудования. Расчёт и подбор клапана выполняются в соответствии с ГОСТ 12.2.085-2017, ISO 4126-1:2013 или API 520 с учётом максимально возможного аварийного расхода сбросной среды и требований действующих ФНП (Приказ Ростехнадзора №536 от 15.12.2020).
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.