Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Предохранительная арматура и клапаны — это средства автоматической защиты оборудования и трубопроводов от аварийного повышения давления. Предохранительный клапан срабатывает без участия оператора: при превышении заданного давления он открывается, сбрасывает избыток рабочей среды и закрывается после восстановления нормального режима. Наряду с клапанами к предохранительной арматуре относят мембранные предохранительные устройства с разрывной мембраной, которые срабатывают однократно за счёт разрушения чувствительного элемента.
В этом материале разобраны назначение и принцип действия предохранительной арматуры, конструкции пружинных и рычажно-грузовых предохранительных клапанов, мембранные предохранители, параметры настройки давления и допустимое превышение при срабатывании, а также порядок выбора и установки. Параметры и определения даны по действующим на 2026 год стандартам и нормам.
Предохранительная арматура предназначена для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. Предохранительный клапан дополнительно обеспечивает прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления — этим он отличается от мембранного устройства, которое после срабатывания не восстанавливает герметичность.
Клапан открывается при давлении настройки, сбрасывает среду до снижения давления и вновь закрывается — защита срабатывает многократно и автоматически.
В клапане прямого действия рабочая среда воздействует непосредственно на золотник (запирающий элемент), а удерживающее усилие создаёт пружина или груз на рычаге. Когда давление среды превысит усилие нагружающего элемента, золотник поднимается над седлом и открывает проход для сброса. Для больших диаметров и высоких давлений применяют импульсно-предохранительные устройства (ИПУ), где основной (главный) клапан управляется отдельным импульсным клапаном, реагирующим на давление в защищаемой системе.
Область применения предохранительных устройств охватывает сосуды, котлы и трубопроводы, работающие под избыточным давлением. Требования промышленной безопасности распространяются на оборудование, работающее под давлением свыше 0,07 МПа, а также на воду с температурой выше 115 °C.
Корректная настройка и выбор клапана невозможны без понимания системы давлений. Термины и обозначения приведены ниже по действующей терминологии трубопроводной арматуры.
Соотношение давлений в исправном клапане: рр ≤ рн ≤ рн.о < рп.о. Давление закрытия ниже давления начала открытия — разница (недонастройка) определяет, при каком снижении давления клапан герметично закроется.
Клапаны прямого действия различаются по способу создания удерживающего усилия. Это два основных конструктивных исполнения предохранительных клапанов, к которым добавляют импульсно-предохранительные устройства для тяжёлых режимов.
В пружинном клапане золотник прижимается к седлу усилием цилиндрической пружины. Настройка давления выполняется изменением сжатия пружины регулировочным винтом. Преимущества — компактность, нечувствительность к положению в пространстве и вибрации, широкий диапазон давлений. Пружина должна быть защищена от недопустимого нагрева, охлаждения и прямого воздействия рабочей среды, если это способно изменить её характеристики; при агрессивных средах применяют сильфонное разделение или защищённое исполнение.
Здесь удерживающее усилие создаёт груз на рычаге; давление настройки задаётся массой и положением груза на плече рычага. Такие клапаны просты, наглядны в настройке и стабильны во времени, поскольку усилие груза не «проседает», как у пружины. Их применяют преимущественно на стационарном оборудовании: рычажно-грузовая схема чувствительна к вибрации и наклону, поэтому на подвижных объектах и при пульсациях её не используют.
ИПУ состоит из главного предохранительного клапана и управляющего им импульсного клапана. Импульсный клапан реагирует на давление в защищаемом объекте и подаёт команду на открытие главного клапана. Схема применяется для больших проходных сечений и высоких давлений, например в энергетических котлах, где прямое нагружение золотника пружиной или грузом конструктивно нерационально.
Пропускная способность клапана определяется ходом золотника относительно диаметра отверстия седла. По этому признаку клапаны делят на три группы.
Для грузовых и пружинных клапанов конструкцией должно предусматриваться устройство для проверки исправности действия путём принудительного открытия в рабочем состоянии. Возможность принудительного открытия обеспечивается при давлении, равном 80 % давления настройки. Допускается обходиться без приспособления для принудительного открытия, если оно недопустимо по свойствам среды (ядовитая, взрывоопасная) или по условиям технологического процесса; тогда регламентируются регулярные проверки.
Мембранное предохранительное устройство (МПУ) защищает оборудование за счёт разрушения тонкой мембраны при достижении заданного давления разрыва. В отличие от клапана, оно срабатывает однократно, обеспечивает полное проходное сечение практически мгновенно и абсолютную герметичность до срабатывания. Мембраны применяют там, где клапан нежелателен: при инерционности срабатывания, склонности среды к полимеризации, кристаллизации или примерзанию золотника, при требовании полной герметичности, а также для защиты от быстрого роста давления.
Мембрану устанавливают как самостоятельное средство защиты и в сочетании с предохранительным клапаном. При последовательной установке мембрана изолирует клапан от рабочей среды, продлевая его ресурс и позволяя применить клапан из более доступного материала. На ответственных объектах с непрерывным процессом применяют параллельную установку двух МПУ с переключающим устройством: одно устройство в работе, второе в резерве, что даёт возможность замены сработавшей мембраны без остановки процесса.
Мембрана срабатывает необратимо и требует замены после каждого срабатывания. Давление разрыва зависит от температуры среды, поэтому при выборе учитывают рабочую температуру в зоне установки мембраны.
Число предохранительных клапанов, их размеры и пропускную способность подбирают так, чтобы при сбросе давление в защищаемом оборудовании не превышало максимально допустимое рабочее давление сверх установленных пределов. Эти пределы нормированы и зависят от уровня рабочего давления.
Давление настройки принимают не ниже рабочего давления оборудования. Пропускную способность клапана рассчитывают по нормированной методике так, чтобы при полном открытии давление осталось в пределах допустимого превышения.
1,6 × 1,15 = 1,84 МПа
Приведённые пределы относятся к работающим предохранительным клапанам и применяются при их подборе и настройке. Конкретные значения давления настройки и расчёт пропускной способности выполняются по проектной документации и действующим методикам с учётом параметров среды и противодавления.
Выбор предохранительного клапана ведут от условий защищаемого объекта: рабочей среды и её свойств, рабочего давления и температуры, требуемой пропускной способности при аварийном сбросе, наличия и величины противодавления.
Клапан устанавливают на патрубке или присоединительном трубопроводе защищаемого объекта. Между оборудованием и предохранительным клапаном, а также на отводящем трубопроводе не допускается установка запорной арматуры, которая могла бы отключить защиту. Для возможности ревизии без остановки применяют блок из двух клапанов с переключающим устройством в виде трёхходовой арматуры: оно обеспечивает постоянное соединение защищаемого объекта хотя бы с одним клапаном. Отводящие трубопроводы защищают от замерзания и снабжают дренажом для слива конденсата; запорные органы на дренажах не ставят.
Ниже сведены распространённые ошибки при подборе и эксплуатации предохранительной арматуры.
Рабочая среда давит на золотник, удерживаемый пружиной или грузом. Когда давление превышает давление настройки, золотник поднимается и сбрасывает избыток среды. После снижения давления золотник садится на седло при давлении закрытия, и сброс прекращается.
Предохранительный клапан срабатывает многократно и закрывается после сброса. Мембранное устройство срабатывает однократно за счёт разрушения мембраны, обеспечивает полное сечение практически мгновенно и полную герметичность до срабатывания, но требует замены мембраны после каждого срабатывания.
В пружинном удерживающее усилие создаёт пружина, настройка — регулировочным винтом; он компактен и нечувствителен к вибрации и положению. В рычажно-грузовом усилие создаёт груз на рычаге; он прост и стабилен, но чувствителен к вибрации и наклону, поэтому применяется на стационарном оборудовании.
Давление настройки — наибольшее давление на входе, при котором затвор ещё закрыт и герметичен. Давление начала открытия — давление, при котором герметичность нарушается и золотник начинает подниматься. Давление настройки принимают не ниже рабочего давления оборудования.
Превышение над максимально допустимым рабочим давлением нормировано: не более 0,05 МПа для оборудования с давлением менее 0,3 МПа; не более 15 % при давлении от 0,3 до 6 МПа; не более 10 % при давлении свыше 6 МПа.
Исходят из среды и её свойств, рабочего давления и температуры, требуемой пропускной способности при аварийном сбросе и величины противодавления. По этим данным выбирают тип (прямого действия, ИПУ или мембрана), проходное сечение и тип подъёма, а затем рассчитывают пропускную способность под допустимое превышение давления.
Нет. Между защищаемым оборудованием и клапаном, а также на отводящем трубопроводе запорную арматуру, способную отключить защиту, ставить нельзя. Для ревизии без остановки применяют блок из двух клапанов с трёхходовым переключающим устройством, которое всегда оставляет объект соединённым хотя бы с одним клапаном.
Это клапан, у которого ход золотника составляет не менее 1/4 диаметра отверстия седла. Он срабатывает быстро (двухпозиционно) и обеспечивает максимальную пропускную способность, поэтому применяется для газов и паров.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.