Предохранительные клапаны представляют собой критически важные элементы систем безопасности технологического оборудования, работающего под избыточным давлением. Их основная функция заключается в автоматическом сбросе рабочей среды при превышении установленных параметров давления, что предотвращает разрушение сосудов, аппаратов и трубопроводов. Правильный расчет пропускной способности и грамотная настройка предохранительных клапанов обеспечивают надежную защиту оборудования и персонала на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Навигация по документу
Таблица 1: Типы предохранительных клапанов и их характеристики
| Тип клапана | Принцип действия | Диапазон давлений | Область применения | Нормативная база |
|---|---|---|---|---|
| Пружинный прямого действия | Противодействие давлению среды силой сжатия пружины | До 10 МПа | Сосуды, аппараты, трубопроводы всех типов. Универсальное применение | ГОСТ 12.2.085-2017, ФНП ОРПИД |
| Пружинный с сильфонным уплотнением | Пружина изолирована сильфоном от рабочей среды | До 10 МПа | Агрессивные, токсичные среды. Исключение утечек в атмосферу | ГОСТ 31294-2005, ТР ТС 032/2013 |
| Рычажно-грузовой | Усилие создается грузом через рычажный механизм | 0,1-2,5 МПа | Стационарные сосуды большого объема. Запрещены на передвижных объектах | ФНП ОРПИД, ИПКМ-2005 |
| Импульсный (ИПУ) | Главный клапан управляется импульсным клапаном-пилотом | Свыше 4 МПа | Паровые котлы с рабочим давлением более 4 МПа. Большие расходы | ФНП ОРПИД, приказ 536 |
| Мембранное предохранительное устройство | Разрушение мембраны при достижении расчетного давления | 0,05-10 МПа | Среды с коррозией, полимеризацией, кристаллизацией. Одноразовое использование | ГОСТ 12.2.085-2017, ТР ТС 032/2013 |
| Магнито-пружинный | Электромагнит удерживает запорный элемент | До 5 МПа | Сложные импульсные системы, управляющие клапаны | ГОСТ 12.2.063 |
Таблица 2: Расчет эффективной площади сечения предохранительного клапана
| Тип рабочей среды | Расчетная формула | Коэффициенты | Режим течения |
|---|---|---|---|
| Газы и пары (критическое течение) | A = (W × √(T × Z)) / (C × P1 × Kd × Kb × Kc) | C - коэффициент расхода (0,7-0,85) Kd - поправка на противодавление Kb - поправка на мембрану (0,9) Kc - поправка на режим |
P2/P1 ≤ 0,5 |
| Газы и пары (докритическое течение) | A = (W × √(T × Z × M)) / (17,9 × Kd × P1 × Kb × Kc × √ΔP) | M - молекулярная масса ΔP - перепад давления Kc зависит от P2/P1 |
P2/P1 > 0,5 |
| Жидкости (несжимаемые) | A = (Q × √ρ) / (1,25 × Kd × √(P1 - P2)) | Q - объемный расход, м³/ч ρ - плотность жидкости, кг/м³ Kd = 0,65-0,75 |
Турбулентное течение Re > 2300 |
| Жидкости (вязкие) | A = (Q × √ρ) / (1,25 × Kd × Kv × √(P1 - P2)) | Kv - поправка на вязкость Рассчитывается по Re |
Ламинарное Re < 2300 или переходное течение |
| Двухфазные смеси (по API 520) | A = W / (C × P1 × Kd × Kb × √(G × (P1 - P2))) | G - средняя плотность смеси C = 0,6-0,7 Учет паросодержания |
Гомогенная модель течения |
A - расчетная площадь сечения, мм²
W - массовый расход среды, кг/ч
Q - объемный расход, м³/ч
P1 - давление на входе в клапан (МПа, абс.)
P2 - давление на выходе из клапана (МПа, абс.)
T - температура среды, К
Z - коэффициент сжимаемости газа
ρ - плотность среды, кг/м³
Таблица 3: Периодичность ревизии и проверки предохранительных клапанов
| Тип оборудования | Рабочая среда | Межревизионный период | Вид контроля | Документ |
|---|---|---|---|---|
| Сосуды с неагрессивными средами | Воздух, азот, инертные газы | 1 раз в год | Внешний осмотр, проверка срабатывания | ФНП ОРПИД п.182 |
| Сосуды с агрессивными средами | Кислоты, щелочи, хлор | 1 раз в 6 месяцев | Демонтаж, дефектация, притирка, настройка | ИПКМ-2005, раздел 3 |
| Котлы паровые до 4 МПа | Водяной пар | 1 раз в год | Проверка на стенде, настройка | ФНП ОРПИД п.43 |
| Котлы паровые свыше 4 МПа | Водяной пар | 1 раз в 2 года (ИПУ) | Ревизия импульсного клапана ежегодно | ФНП ОРПИД п.43 |
| Трубопроводы с ЛВЖ | Углеводороды, бензины | 1 раз в 6 месяцев | Контроль герметичности, проверка настройки | ИПКМ-2005 |
| Компрессоры | Сжатые газы | При каждом ТО (не реже 1 раза в год) | Внешний осмотр, продувка | ФНП ОРПИД |
| Реакторы с полимеризацией | Мономеры, полимеры | После каждого останова (мин. 2 раза в год) | Очистка, дефектация, замена уплотнений | ИПКМ-2005 |
| Емкости для хранения СУГ | Пропан, бутан | 1 раз в 2 года | Демонтаж, проверка на стенде, настройка | ФНП ОРПИД |
Таблица 4: Протокол настройки предохранительного клапана
| Параметр | Значение / Информация |
|---|---|
| Дата проведения работ | __.__.20__ |
| Наименование оборудования | Сосуд, аппарат, трубопровод (указать позицию по схеме) |
| Тип и модель клапана | Производитель, типоразмер, заводской номер |
| Условный проход DN, мм | Номинальный диаметр по ГОСТ 28759 |
| Рабочее давление оборудования, МПа | Согласно паспорту или проекту |
| Расчетное давление, МПа | Давление, на которое проведен расчет на прочность |
| Давление настройки клапана Pн, МПа (изб.) | Не более расчетного давления |
| Давление начала открытия Pно, МПа (изб.) | Pно = Pн - ΔP (допуск ±3%) |
| Давление полного открытия Pпо, МПа (изб.) | До 110% от давления настройки (для пружинных) |
| Давление закрытия Pз, МПа (изб.) | Не ниже 90% от давления начала открытия |
| Среда для испытаний | Азот, воздух, вода (указать) |
| Температура при испытаниях, °C | Окружающая среда или рабочая температура |
| Место испытаний | На объекте / стенд цеха / специализированная лаборатория |
| Приборы контроля | Манометр класс точности __, заводской №__, свидетельство о поверке №__ от __.__.__ |
| Герметичность затвора | При P = 0,9 Pн утечка отсутствует / допустима |
| Состояние уплотнительных поверхностей | Удовлетворительное / требуется притирка / замена |
| Выполненные работы | Разборка, очистка, дефектация, притирка, сборка, регулировка, испытания |
| Следующая ревизия | __.__.20__ (в соответствии с графиком ТО) |
| Работу выполнил | ФИО, должность, подпись |
| Проверил | ФИО механика, главного механика, подпись |
| Отметка о внесении в журнал | № записи в журнале учета предохранительных клапанов |
Полное оглавление статьи
- Назначение и функции предохранительных клапанов
- Нормативно-техническая база
- Конструкция и принцип работы пружинных предохранительных клапанов
- Методика расчета пропускной способности
- Выбор предохранительных клапанов
- Установка предохранительных клапанов
- Настройка и регулировка
- Эксплуатация и техническое обслуживание
- Типичные неисправности и методы их устранения
- Часто задаваемые вопросы
Назначение и функции предохранительных клапанов
Предохранительные клапаны являются основным средством защиты технологического оборудования от аварийного повышения давления. Согласно требованиям технического регламента ТР ТС 032/2013 и федеральных норм и правил ФНП ОРПИД, утвержденных приказом Ростехнадзора № 536 от 15.12.2020, все сосуды, котлы, трубопроводы и аппараты, работающие под избыточным давлением, должны быть оснащены предохранительными устройствами.
Основная функция предохранительного клапана заключается в автоматическом сбросе избытка рабочей среды при превышении установленного давления и последующем закрытии после нормализации параметров. Это предотвращает разрушение оборудования и обеспечивает безопасность персонала. Клапаны должны срабатывать при давлениях, не превышающих расчетное давление оборудования более чем на установленные нормами величины.
Защите предохранительными клапанами подлежат системы, в которых возможно повышение давления от различных источников: питающих устройств, химических реакций с выделением газов, теплового расширения жидкости при нагреве, воздействия солнечной радиации на закрытые емкости, а также в случае возникновения пожара вблизи оборудования. Особое внимание уделяется защите реакторов периодического действия, где возможно неконтролируемое протекание экзотермических реакций.
Требования к предохранительным устройствам
Предохранительные клапаны должны обеспечивать следующие функции: автоматическое открытие при достижении давления настройки, достаточную пропускную способность для сброса избытка среды, надежное закрытие после снижения давления, герметичность затвора в закрытом положении при рабочих параметрах. Согласно ГОСТ 12.2.085-2017, количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность определяются расчетом таким образом, чтобы давление в защищаемом оборудовании не превышало допустимые пределы.
Для сосудов с давлением менее 0,3 МПа допускается превышение не более 0,05 МПа. Для оборудования с давлением от 0,3 до 6 МПа включительно допускается превышение на 15 процентов от рабочего давления. При давлениях свыше 6 МПа максимальное превышение составляет 10 процентов. Эти нормы установлены с учетом динамики срабатывания клапанов и времени, необходимого для сброса давления.
Нормативно-техническая база
Проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатация предохранительных клапанов регламентируются комплексом нормативных документов. Основополагающим является межгосударственный стандарт ГОСТ 12.2.085-2017 «Арматура трубопроводная. Клапаны предохранительные. Выбор и расчет пропускной способности», который устанавливает методики расчета для различных типов рабочих сред. Данный стандарт разработан с учетом международного стандарта ISO 4126-1:2013 и включает методы расчета для однофазных и многофазных сред.
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» устанавливает обязательные требования к предохранительным устройствам как к показывающим и предохранительным устройствам. Согласно регламенту, такие устройства подлежат обязательной сертификации или декларированию соответствия перед вводом в эксплуатацию. В комплект документов для оценки соответствия входят результаты расчетов пропускной способности предохранительных устройств.
Федеральные нормы и правила ФНП ОРПИД, утвержденные приказом Ростехнадзора № 536 от 15.12.2020, регламентируют порядок применения, эксплуатации и технического освидетельствования оборудования под давлением. В разделах, посвященных предохранительным устройствам, установлены требования к их установке, настройке, периодичности проверки и ревизии. Для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств действует дополнительная инструкция ИПКМ-2005 «Порядок эксплуатации, ревизии и ремонта пружинных предохранительных клапанов, мембранных предохранительных устройств», которая детализирует порядок эксплуатации и ревизии клапанов.
Международные стандарты
В дополнение к отечественным нормам широко применяются международные стандарты API (American Petroleum Institute). Стандарт API 520 Part I «Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices» устанавливает методики определения требуемой пропускной способности для различных аварийных сценариев. API 521 «Pressure-relieving and Depressuring Systems» содержит рекомендации по расчету систем сброса давления, включая случаи пожара, переполнения емкостей, блокирования выходных линий.
Стандарт ISO 4126 представляет собой серию документов, охватывающих различные аспекты предохранительных устройств: от определения пропускной способности до требований к испытаниям и маркировке. Европейский стандарт EN ISO 4126 гармонизирован с директивой по оборудованию под давлением PED 2014/68/EU и применяется при поставках клапанов на европейский рынок. Эти международные документы часто используются российскими проектными организациями при разработке технологических схем с импортным оборудованием.
Конструкция и принцип работы пружинных предохранительных клапанов
Пружинный предохранительный клапан прямого действия представляет собой наиболее распространенный тип защитного устройства. Основными элементами конструкции являются корпус с седлом, запорный элемент в виде золотника или тарелки, пружина и регулировочный механизм. Корпус изготавливается из углеродистой стали, нержавеющей стали или специальных сплавов в зависимости от параметров рабочей среды. Материалы должны соответствовать требованиям ГОСТ 34347-2017 для сосудов и аппаратов.
Принцип работы основан на балансе сил: давление рабочей среды действует на площадь запорного элемента снизу, стремясь открыть клапан, а пружина создает противодействующее усилие, прижимающее золотник к седлу. При нормальных условиях эксплуатации усилие пружины превышает усилие от давления, и клапан остается закрытым. Когда давление достигает значения настройки, результирующая сила превышает усилие пружины, золотник поднимается, открывая проход для сброса среды.
После открытия клапана происходит сброс рабочей среды в атмосферу или в систему закрытого дренажа. По мере снижения давления в защищаемом оборудовании уменьшается и усилие, действующее на золотник. При достижении давления закрытия пружина возвращает запорный элемент на седло. Гистерезис между давлением открытия и закрытия обусловлен особенностями конструкции и обычно составляет от пяти до десяти процентов от давления настройки.
Типы конструкций по характеру открытия
По характеру открытия пружинные клапаны подразделяются на малоподъемные и полноподъемные. В малоподъемных клапанах высота подъема золотника не превышает одной двадцатой диаметра седла. Такие клапаны характеризуются пропорциональным открытием: расход через клапан возрастает постепенно по мере увеличения подъема запорного элемента. Малоподъемные клапаны применяются преимущественно для жидких сред, где не требуется большая пропускная способность.
Полноподъемные клапаны обеспечивают быстрое открытие на полный ход при достижении давления срабатывания. Высота подъема составляет не менее одной четвертой диаметра седла. Такая конструкция реализуется за счет специальной профилировки направляющих поверхностей, создающих дополнительное усилие открытия при подъеме золотника. Полноподъемные клапаны применяются для газообразных сред и паров, где требуется быстрый сброс больших объемов среды.
Сильфонные уплотнения
Для работы с агрессивными или токсичными средами применяются клапаны с сильфонным уплотнением штока. Сильфон представляет собой гофрированную металлическую оболочку, герметично соединенную с корпусом и штоком клапана. Это обеспечивает полную изоляцию пружины от рабочей среды и исключает утечки в атмосферу через сальниковое уплотнение. Сильфонные клапаны обязательны для применения на объектах атомной энергетики и при работе с веществами первого и второго классов опасности по ГОСТ 12.1.007.
Недостатком сильфонной конструкции является ограниченный ресурс работы сильфона, который определяется числом циклов срабатывания и амплитудой деформации. Современные сильфоны из высоколегированных сталей обеспечивают не менее десяти тысяч циклов при правильной эксплуатации. Важным параметром является эффективная площадь сильфона, которая должна учитываться при расчете усилия настройки пружины, особенно при наличии противодавления на выходе клапана.
Методика расчета пропускной способности
Расчет пропускной способности предохранительного клапана является ключевым этапом проектирования системы безопасности. Цель расчета - определить минимальную эффективную площадь проходного сечения клапана, обеспечивающую сброс расчетного количества рабочей среды при заданных параметрах. Исходными данными для расчета служат: массовый или объемный расход среды, подлежащей сбросу, физические свойства среды, давление и температура на входе в клапан, противодавление на выходе.
Для газообразных сред расчет ведется в зависимости от режима течения через клапан. При критическом режиме, когда отношение абсолютного давления на выходе к давлению на входе не превышает критического значения (обычно около 0,5 для идеальных газов), скорость потока в минимальном сечении достигает скорости звука. В этом случае пропускная способность определяется только параметрами на входе в клапан и не зависит от противодавления.
При докритическом режиме течения пропускная способность зависит от перепада давления на клапане. Формулы для расчета учитывают молекулярную массу газа, показатель адиабаты, температуру и коэффициенты расхода, которые зависят от конструкции клапана. Коэффициент расхода для стандартных пружинных клапанов находится в диапазоне от 0,7 до 0,85 и указывается производителем в технической документации на основании испытаний.
Расчет для жидкостных сред
Для несжимаемых жидкостей расчет основан на уравнении Бернулли с учетом потерь на местные сопротивления. Расход через клапан пропорционален корню квадратному из перепада давления и обратно пропорционален корню из плотности жидкости. Важным параметром является коэффициент расхода, который для жидкостей обычно составляет от 0,65 до 0,75 в зависимости от профиля проточной части.
При расчете клапанов для высоковязких жидкостей необходимо учитывать поправку на вязкость. Вязкость влияет на характер течения в клапане и может существенно снизить его пропускную способность по сравнению с маловязкими средами. Поправочный коэффициент на вязкость определяется по числу Рейнольдса и соответствующим графикам в ГОСТ 12.2.085-2017. При значениях числа Рейнольдса менее 2300 наблюдается ламинарное течение с резким снижением пропускной способности.
Двухфазные потоки
Расчет предохранительных клапанов для двухфазных газожидкостных смесей представляет наибольшую сложность. Применяются различные модели течения: гомогенная модель, при которой фазы движутся с одинаковой скоростью, и модель раздельного течения фаз. Стандарт API 520 рекомендует использование метода omega для двухфазных потоков, который базируется на определении средней плотности смеси с учетом паросодержания.
Особое внимание уделяется случаям вскипания перегретой жидкости при сбросе давления. При резком снижении давления жидкость, находившаяся в метастабильном состоянии, может интенсивно испаряться, что приводит к образованию двухфазного потока. Такие режимы характерны для сброса сжиженных углеводородных газов и требуют применения специальных методик расчета. Недооценка влияния вскипания может привести к выбору клапана недостаточной производительности.
Выбор предохранительных клапанов
После определения расчетной площади сечения осуществляется подбор конкретного типоразмера клапана по каталогам производителей. Основным критерием является соответствие эффективной площади клапана расчетной величине. Эффективная площадь указывается производителем для каждого типоразмера и должна быть не менее расчетной. При этом следует избегать значительного завышения площади, так как это может привести к нестабильной работе клапана и преждевременному износу уплотнительных поверхностей.
Условный проход клапана выбирается из стандартного ряда по ГОСТ 28759. Для пружинных клапанов прямого действия наиболее распространены типоразмеры от DN 20 до DN 200. При больших расходах может потребоваться установка нескольких клапанов параллельно. Важным параметром является класс давления корпуса, который должен соответствовать параметрам защищаемого оборудования с учетом расчетного давления и температуры.
Материальное исполнение клапана определяется свойствами рабочей среды. Для неагрессивных сред применяются корпуса из углеродистой стали, для коррозионных сред - из нержавеющих сталей типа 12Х18Н10Т или более стойких сплавов. Особое внимание уделяется материалу уплотнительных поверхностей: для паров и газов применяется наплавка стеллитом, для жидкостей допускается притирка по металлу. При работе с абразивными средами необходимо применение твердосплавных материалов.
Производители предохранительных клапанов
На российском рынке представлена продукция как отечественных, так и зарубежных производителей. Среди отечественных предприятий можно выделить заводы трубопроводной арматуры, выпускающие клапаны серии СППК, ПСК, РП. Эти клапаны соответствуют требованиям ГОСТ и применяются на объектах химической и нефтехимической промышленности. Преимуществом является наличие типовых проектов подключения и опыт эксплуатации на отечественных предприятиях.
Из зарубежных производителей широко распространены клапаны компании Emerson под торговой маркой Fisher, включая серии 2500, 2600 для работы с газами и парами, а также серию 289H для жидкостей. Немецкая компания LESER специализируется на предохранительных клапанах и предлагает широкую линейку продукции, включая пилотные клапаны для применений с высоким давлением. Клапаны этих производителей сертифицированы по API и широко применяются в нефтегазовой отрасли.
Установка предохранительных клапанов
Место установки предохранительного клапана выбирается с учетом доступности для обслуживания и требований безопасности. На вертикальных сосудах клапаны устанавливаются, как правило, на верхнем днище в наиболее высокой точке. На горизонтальных сосудах и трубопроводах монтаж производится на верхней образующей. Клапаны должны устанавливаться вертикально штоком вверх для обеспечения правильной работы пружинного механизма. Допускается отклонение от вертикали не более трех градусов.
Подводящий трубопровод к клапану проектируется минимальной длины с минимальным числом поворотов для снижения гидравлических потерь. Потери давления в подводящей линии не должны превышать трех процентов от давления настройки клапана. Диаметр подводящего трубопровода выбирается равным или большим условного прохода клапана. Установка запорной арматуры между защищаемым оборудованием и предохранительным клапаном категорически запрещается нормами безопасности.
Отводящий трубопровод от предохранительного клапана проектируется с учетом направления сброса среды. Для неопасных сред допускается сброс в атмосферу через отводящий патрубок, направленный вертикально вверх. При сбросе токсичных или горючих веществ требуется подключение к закрытой системе факельного хозяйства или системе утилизации. Отводящая линия должна иметь уклон для отвода конденсата и оборудоваться дренажным устройством. Установка запорной арматуры на отводящих трубопроводах запрещается.
Защита от внешних воздействий
При установке клапанов на открытых площадках необходимо предусмотреть защиту от атмосферных осадков и низких температур. Для защиты от дождя и снега применяются защитные колпаки, не создающие дополнительного противодавления на выходе клапана. В зимнее время возможно обмерзание клапанов при сбросе влажных газов или паров, что может привести к нарушению герметичности или заклиниванию. Для предотвращения обмерзания применяется обогрев паровым или электрическим спутником.
Пружина предохранительного клапана должна быть защищена от перегрева, переохлаждения или прямого контакта с агрессивной средой. При температуре рабочей среды выше 230 градусов Цельсия применяются клапаны с удлиненным верхним фланцем для охлаждения пружины. Для особо высоких температур используются клапаны с изолированными пружинными полостями. При низких температурах среды необходим выбор пружинных сталей, сохраняющих упругие свойства при отрицательных температурах.
Настройка и регулировка
Настройка предохранительного клапана на требуемое давление срабатывания осуществляется путем регулировки степени сжатия пружины. В пружинных клапанах для этого предусмотрен регулировочный винт или гайка, перемещение которых изменяет предварительное сжатие пружины. Настройка производится на специализированных испытательных стендах, оборудованных источником давления, точными манометрами класса точности не ниже 1,5 и устройствами безопасности.
Процедура настройки начинается с разборки и дефектации клапана. Проверяется состояние уплотнительных поверхностей седла и золотника, наличие следов коррозии, эрозии или механических повреждений. При необходимости производится притирка уплотнительных поверхностей с использованием абразивных паст. Качество притирки контролируется визуально по ширине и непрерывности контактного пояска. После притирки детали тщательно промываются для удаления остатков абразива.
Собранный клапан устанавливается на стенд и подключается к источнику давления. В качестве испытательной среды используется сжатый воздух, азот или вода в зависимости от конструкции клапана. Давление плавно повышается до момента начала открытия клапана, который фиксируется по началу сброса среды или характерному звуку. Давление начала открытия должно соответствовать расчетному с допуском плюс-минус три процента. При отклонении производится регулировка положения винта.
Проверка характеристик клапана
После установки правильного давления начала открытия проверяется полнота открытия клапана. Давление продолжают повышать до момента, когда клапан откроется на полный ход. Для полноподъемных клапанов давление полного открытия не должно превышать давление настройки более чем на десять процентов. Затем давление снижают и фиксируют давление закрытия клапана, при котором прекращается сброс среды. Разность между давлением открытия и закрытия характеризует гистерезис клапана.
Важным этапом является проверка герметичности затвора в закрытом положении. Клапан выдерживается под давлением, составляющим девяносто процентов от давления настройки, в течение времени не менее пяти минут. Наличие подтеканий среды через запорный элемент не допускается. Для клапанов, работающих с газами и парами, допускаются минимальные утечки, определяемые методом мыльной эмульсии. После успешных испытаний регулировочный механизм пломбируется для исключения несанкционированной перенастройки.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Надежная работа предохранительных клапанов обеспечивается правильной эксплуатацией и своевременным техническим обслуживанием. Согласно требованиям ФНП ОРПИД, на каждом предприятии должен вестись учет предохранительных клапанов с указанием места установки, параметров настройки, даты последней ревизии и следующей проверки. Ответственным за техническое состояние клапанов назначается лицо из числа инженерно-технических работников механической службы.
В процессе эксплуатации необходимо проводить периодические осмотры клапанов с целью выявления внешних повреждений, следов коррозии, подтеканий через запорный элемент. Осмотры производятся не реже одного раза в месяц при обходах оборудования. Обнаруженные неисправности заносятся в журнал дефектов и подлежат устранению в установленные сроки. При обнаружении подтеканий клапан должен быть остановлен на внеплановую ревизию.
Периодичность ревизии предохранительных клапанов устанавливается в зависимости от условий эксплуатации и свойств рабочей среды. Для неагрессивных сред межревизионный период составляет один год, для агрессивных и коррозионных сред - шесть месяцев. После каждой ревизии клапан проходит настройку на стенде с оформлением протокола испытаний. Результаты ревизии заносятся в паспорт клапана и журнал учета предохранительных клапанов.
Проверка работоспособности в эксплуатации
Для контроля работоспособности предохранительных клапанов без остановки оборудования применяется принудительное открытие с помощью рычага подрыва. Такая проверка позволяет убедиться в свободном ходе штока и отсутствии заклинивания золотника. Частота принудительной продувки определяется производственной инструкцией, но не реже одного раза в квартал. После продувки необходимо убедиться в герметичном закрытии клапана.
Для клапанов, работающих со взрывоопасными, горючими средами или веществами первого-второго классов опасности, принудительное открытие не допускается по условиям безопасности. В этих случаях проверка работоспособности осуществляется на стендах после демонтажа клапана. На таком оборудовании предусматривается установка резервных клапанов с переключающими устройствами для обеспечения непрерывности защиты при ревизии основного клапана.
Типичные неисправности и методы их устранения
Наиболее распространенной неисправностью является нарушение герметичности затвора, проявляющееся в подтекании среды через клапан при рабочем давлении ниже давления настройки. Причинами могут быть износ или повреждение уплотнительных поверхностей, попадание посторонних частиц на седло, коррозия или эрозия материала. Устранение требует демонтажа клапана, осмотра уплотнительных поверхностей, их притирки или замены изношенных деталей с последующей настройкой на стенде.
Преждевременное срабатывание клапана при давлении ниже установленного может быть вызвано ослаблением пружины вследствие длительной эксплуатации при повышенных температурах, коррозионным повреждением витков пружины или неправильной настройкой. Для устранения необходимо произвести контрольную проверку давления срабатывания на стенде и при необходимости заменить пружину на новую с соответствующими характеристиками. Пружины подбираются согласно рекомендациям производителя клапана.
Отказ клапана в открытии при превышении давления представляет наибольшую опасность, так как не обеспечивается защита оборудования. Причинами могут служить заклинивание штока вследствие коррозии, отложения продуктов полимеризации или кристаллизации, примерзание золотника к седлу при низких температурах. Для предотвращения таких отказов необходимо проводить регулярную проверку клапанов принудительным подрывом, обеспечивать обогрев клапанов в зимний период, применять защитные устройства для изоляции пружины от агрессивной среды.
Вибрации и колебания
Вибрационные режимы работы предохранительных клапанов возникают при определенных сочетаниях параметров потока и конструктивных особенностей. Дребезг золотника наблюдается, когда давление в системе близко к давлению настройки клапана, и золотник совершает высокочастотные колебания с малой амплитудой. Это приводит к ускоренному износу уплотнительных поверхностей и может вызвать разрушение пружины от усталости. Для устранения применяются демпфирующие устройства или производится перенастройка клапана.
Автоколебания клапана проявляются в циклическом открытии и закрытии с большой амплитудой и могут быть вызваны акустическими явлениями в отводящем трубопроводе. Особенно подвержены таким колебаниям клапаны на паровых системах при работе в диапазоне частичного открытия. Для предотвращения автоколебаний необходимо правильное проектирование отводящих линий с учетом акустических характеристик, применение демпферов или переход на пилотные клапаны, менее чувствительные к противодавлению.
