Запорная и регулирующая арматура обратные и предохранительные клапаны конспект

Обновлено: 07.07.2024

Запорно-регулирующая арматура (общие сведения и виды)

Управление потоками в трубопроводных системах, линиях и участках осуществляется с использованием устройств, объединенных общим названием трубопроводная арматура. К арматуре относят и соединительные элементы трубопроводов — фланцы, тройники, муфты и т.д.

Запорно-регулирующей (трубопроводной) арматурой называются устройства, предназначенные для перекрытия или распределения потока среды, регулирования различных параметров технологических процессов (давления, напора, температуры, количества подаваемого вещества и т.д.). Регулирование технологических процессов осуществляется за счёт изменения расхода транспортируемой среды.

Трубопроводная арматура монтируется на трубопроводах, ёмкостях и других агрегатах в которых необходимо отключать, распределять или регулировать потоки транспортируемых либо используемых сред.

По функциональному назначению трубопроводная арматура делится на виды, основными из которых являются (согласно ГОСТ Р 52720-2007 Арматура трубопроводная промышленная.):

запорная арматура,
регулирующая арматура,
запорно-регулирующая арматура,
защитная арматура,
предохранительная арматура,
смесительная арматура,
фазоразделительная арматура.

Запорная арматура

Как уже понятно из названия запорная арматура предназначена для полного перекрытия потока среды в трубопроводе. Это самый распространённый тип трубопроводной арматуры. Более 80% всей арматуры является запорной.

Регулирующая и запорно-регулирующая арматура

Регулирующая арматура предназначена для поддержания необходимых значений определённых параметров технологических процессов путём регулирования расхода рабочей среды. Основными регулируемыми параметрами является температура, давление, состав и концентрации веществ, участвующих в процессе. По конструкции она сходна с запорной и нередко одни и те же типы и даже марки трубопроводной арматуры могут и используются и в качестве регулирующей, и в качестве запорной арматуры.

Также к регулирующей арматуре относится и дроссельная (дросселирующая) арматура, предназначенная для значительного снижения давления среды и работающая в условиях больших перепадов давления.

Предохранительная и защитная арматура

Предохранительная и защитная арматура предназначена для исключения негативного воздействия на оборудование рабочей среды в случае превышения допустимых значений давления или направления потока рабочей среды.

Различие между предохранительной арматурой и защитной арматурой заключается в том, что при возникновении аварийного состояния параметра среды предохранительная арматура открывается для выпуска избыточного количества рабочей среды, а защитная закрывается, отсекая защищаемый участок от остальной части трубопровода, что предохраняет его от недопустимых воздействий.

Смесительная арматура

Распределительно-смесительная арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков среды, используется в основном в системах отопления, для достижения требуемой температуры теплоносителя, путём смешивание поступающей и обратной воды.

Фазоразделительная арматура

Фазоразделительная арматура предназначена для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от фаз и состояния этих сред.

Соединение арматуры с трубопроводом может осуществляться с помощью муфт с внутренней резьбы, цапок на наружной резьбе с уплотнением, ниппеля, с помощью фланцев или сварки.

Сварка является одним из самых надёжных способов соединения элементов трубопроводной системы, кроме того, при использовании арматуры высокого давления сварное соединение становится единственно возможным.

Фланцы представляют собой плоское кольцо или диск с отверстиями для болтов и шпилек, производят их в основном, из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей и других металлов. Фланцы в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей, хотя часто фланец может быть частью самой детали или трубы.

Испытания на герметичность трубопроводной арматуры, на прочность корпуса, узлов, деталей — проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям необходимо производить перед установкой на трубопровод. В идеале этим должен заниматься поставщик продукции, предоставляющий гарантию качества своей продукции.

Назначение предохранительной арматуры полностью соответствует ее названию -. Обеспечивая автоматическую защиту, предохранять трубопроводы и оборудование от недопустимого превышения давления ЕСЛИ в Силу каких-то причин (. Технических неисправностей, ошибок персонала, воздействия внешних факторов и др) Значение давления превысило допустимый уровень, избыток рабочей среды оперативно (срабатывание предохранительного клапана происходит в течение десятых долей секунды) сбрасывается из системы. Например, из магистрального газопровода газ стравливается в атмосферу. А на химических производствах вызвавший повышение давления в технологической системе избыток токсических химических веществ, попадание которых во внешнюю среду категорически недопустимо, эвакуируют в закрытую систему с более низким давлением.

Наглядным примером такой арматуры может служить предохранительная арматура котла. В случае превышения предельного значения давления в барабане парового котла происходит срабатывание предохранительного клапана. Он приоткрывается, избыток пара через систему трубопроводов для отвода рабочей среды стравливается в атмосферу, и его давление в системе возвращается в границы допустимых значений.

Разновидности предохранительной арматуры представлены широким спектром конструкций предохранительных клапанов, импульсно-предохранительными устройствами (ИПУ), мембранно-разрывными устройствами (МРУ), мембранно-предохранительными устройствами (МПУ).

Предохранительные клапаны

Разнообразие конструкций предохранительных клапанов имеет множество проявлений.

По высоте подъёма запирающего элемента затвора, величина которого равна отношению хода запирающего элемента к наименьшему диаметру седла, различают мало-, средне- и полноподъемные предохранительные клапаны.

Принципиальным в конструкции предохранительных клапанов является различие по виду нагрузки на запирающий элемент. В зависимости от того, какая сила противодействует силе давления на него со СТОРОНЫ рабочей Среды, различают грузовые, пружинные, рычажно-грузовые, рычажно-пружинные, магнито-пружинные и клапаны с газовой камерой.

В грузовом клапане — это сила тяжести груза, в пружинном — сила упругости пружины. В рычажно-грузовом клапане груз закреплен на рычаге; в рычажно-пружинном — рычажный механизм передает усилие пружины.

В предохранительном клапане с газовой камерой воздействию рабочей среды на запирающий элемент противодействует усилие, создаваемое давлением сжатого газа и передающееся на запирающий элемент посредством мембраны, поршня или сильфона.

По характеру подъёма замыкающего органа предохранительные клапаны разделяют на пропорциональные и двухпозиционные. Собирается пропорциональных клапанов запирающий элемент открывается строго пропорционально увеличению давления рабочей Среды. Собирается двухпозиционных он преодолевает весь свой конструктивно Ограниченный ход или, по крайней мере, большую его часть, одним скачком, минуя дискретные значения.

По способу выпуска избыточной среды предохранительные клапаны можно разделить на открытые и закрытые. Через открытые клапаны рабочая среда уходит в окружающую среду. Если это недопустимо, например, из экологических соображений, используют закрытые предохранительные клапаны, выпускающие рабочую среду в закрытую систему с меньшим давлением.

Помимо разнообразия конструктивных исполнений и размеров у предохранительных клапанов есть целый ряд других преимуществ — широкие технологические возможности, большой ассортимент, легкость настройки. Помимо клапанов используются другие виды предохранительной арматуры, в которых, впрочем, клапаны зачастую выступают в качестве комплектующих.

Импульсно-предохранительные устройства (ИПУ)

Важный сегмент предохранительной арматуры формируют импульсно-предохранительные устройства (ИПУ) -. Совокупность взаимодействующих Между собой главного и импульсного предохранительных клапанов Обладающий значительной пропускной способностью главный предохранительный клапан К началу страницы Устанавливается на Магистрали (емкости или резервуаре), а имеющему меньшее проходное сечение импульсному клапану отводится роль управляющего элемента ,

Командой к срабатыванию главного клапана — перемещению запирающего элемента и последующему сбросу избыточной рабочей среды — служит сигнал, поступающий от импульсного.

Главный предохранительный клапан является клапаном непрямого действия, поскольку для его управления используется не энергия среды, непосредственно воздействующая на запирающий элемент, а другой, импульсный клапан.

В качестве импульсных клапанов могут использоваться как клапаны прямого, так и непрямого (управляемые от постороннего источника энергии или электроэнергией) действия.

Импульсно-предохранительные устройства, прежде всего, востребованы при обслуживании оборудования большой единичной мощности, когда в случае возникновения нештатных ситуаций необходим сброс значительных количеств рабочей среды.

ИПУ дороже обычных предохранительных клапанов, но с увеличением энергетических параметров объекта разница между ИПУ и множеством заменяющих его предохранительных клапанов (одним в данном случае не обойтись) сокращается.

Мембранно-разрывные устройства (МРУ)

Мембранно-разрывные устройства (МРУ) являются примером одноразовой арматуры — после их срабатывания приходится заменять мембраны или устройство целиком (МРУ состоит из разрывной предохранительной мембраны и узла ее крепления).

Мембранно-предохранительные устройства (МПУ)

Объединение в один технологический узел мембранно-разрывного устройства и предохранительного клапана позволяет говорить еще об одном виде предохранительной арматуры — мембранно-предохранительных устройствах (МПУ). Их отличает малая инерционность, быстрый сброс большого количества рабочей среды.

На ответственных производствах с непрерывным технологическим циклом находит применение параллельная установка двух мембранных предохранительных устройств. Пока первое находится под давлением, другое пребывает в резерве. При необходимости давление мгновенно переключается на него, не приводя даже к минутной задержке производственного процесса. Резервное МПУ выполняет функции рабочего, пока вышедшее из строя МПУ приводится в порядок.

Применение предохранительной арматуры

Без использования предохранительной арматуры невозможно обеспечить безопасную эксплуатацию широкого спектра энергетического, промышленного, коммунального и иного оборудования — везде, где есть газожидкостные среды и сосуды, работающие под давлением. О том, сколь важна предохранительная арматура, свидетельствует следующий факт: в случае обнаружения неисправности предохранительного клапана котел, равно как и любой сосуд, работающий под давлением, должен быть немедленно остановлен и отключен.

Кроме упомянутых изделий в газовой отрасли применяются: клапаны предохранительно-запорные КПН, ПКН и ПКЭН (электромагнитные); КПЭГ — клапаны предохранительные электромагнитные газовые; предохранительные сбросные клапаны (ПСК); предохранительные сбросные устройства (ПСУ) и другие, призванные обеспечить безопасность эксплуатации сетей газоснабжения и газораспределения арматура и предохранительные устройства.

Различные виды трубопроводной арматуры — запорная, обратная, регулирующая и предохранительная арматура. — На нефтепроводах используются предохранительная арматура трубопроводов большой протяженности, вносящая весомый вклад в обеспечение их безопасной эксплуатации, представлена главным образом предохранительными клапанами, при чрезмерном повышении давления обеспечивающими сброс избыточных объемов нефти в резервные емкости. Колебания давления транспортируемой среды на нефтепроводах (а они могут происходить из-за неравномерности параметров работы нагнетательных установок) проявляются в виде волновых и ударных процессов, приводящих к коррозии труб, нарушению сварных швов и соединительных фланцев.

Предохранительная арматура используется фактически во всех пневмо- и гидросистемах, входящих в состав самого разного промышленного оборудования. Упомянуть все невозможно. Вот лишь несколько примеров: кузнечное, кузнечнопрессовое и штамповочное оборудование; аграрно-промышленный комплекс; железнодорожный транспорт; обогащение полезных ископаемых; оборудование ГЭС, АЭС, ТЭС, ТЭЦ и т. д.

Требования к предохранительной арматуре

Предохранительная арматура должна отвечать многим требованиям.

Трубопроводную арматуру устанавливают на трубопроводах и емкостях с целью управлять потоками рабочих сред (вода, пар, газ, мазут и другие) посредством увеличения и уменьшения проходного сечения.

Управление арматурой

Управлять арматурой можно в ручную (ручной привод) или автоматически (электроприводом, электромагнитным приводом, гидравлическим приводом, пневматическим приводом). Также привода бывают местными и дистанционными. В первом случае привод устанавливается непосредственно на саму арматуру, во втором привод относится на некое расстояние.

Условные и рабочие и пробные давления

Условное давление – максимальное избыточное давление при температуре 20 С, при котором обеспечивается продолжительная безопасная работа арматуры и присоединительных частей трубопроводов.

Ряд условных давлений МПа

условные давления для арматуры и трубопроводных соединений

Значения со звездочкой применять не рекомендуется.

Рабочее давление отличается от пробного лишь тем, что продолжительная и безопасная работа должны обеспечиваться при рабочей температуре, а не при 20С.

Пробное давление – избыточное давление гидроиспытаний при температуре не выше 100 С.

К примеру: для арматуры из углеродистой стали, рабочее давление совпадает с условным на всем диапазоне температур от 0 до 200 С

С увеличением температуры рабочее давление падает. Для примера возьмем таблицу с изменениями рабочего давления арматуры из углеродистой стали (20) в зависимости от температуры. Ру взяты как самые распространенные для трубопроводов низкого давления.

зависимость условного давления арматуры от рабочего

Классификация трубопроводной арматуры

Запорная трубопроводная арматура

Запорная арматура может работать только в двух положениях – открытом и закрытом (служит для полного перекрытия потока рабочей среды), применять запорную арматуру в качестве регулирующей запрещается. Запорная арматура – самая распространенная из всех видов арматур применяемых на ТЭС и АЭС.

две запорных арматуры на воздушнике высокого давления

1. Две последовательно расположенные запорные арматуры на воздушнике паропровода высокого давления, если бы пар был низкого давления, то была бы одна арматура.

В обычном режиме работы они обе закрыты, но например перед гидроиспытаниями трубопровода их полностью открывают, чтобы выдавить воздух.

одна запорная арматура на напоре конденсатного насоса друга на всасе

2. На напоре конденсатных насосов устанавливается сначала обратный клапан, а затем запорная арматура. На всасе насоса также устанавливается запорная арматура. В данном случае запорная арматура служит для отключения насоса из работы. Также на чертеже можно увидеть еще две запорные арматуры, которые установлены на дренажных линиях.

Регулирующая трубопроводная арматура

Регулирующая арматура изменяя расход рабочей среды регулирует ее параметры, такие как давление и температура. Регулирующая арматура работает во всем диапазоне положений от полностью открытого до полностью закрытого.

узел регулирования питательной воды на впрыск в РОУ

1. На схеме изображена редукционно-охладительная установка, она предназначена для того, чтобы выдать пар нужных параметров потребителю, для этого необходимо снизить температуру и давление пара.

Давление снижается за счет дроссельного клапана входящего в состав РОУ. Температура снижается за счет впрыска питательной воды с напорной линии питательных насосов. Температура пара регулируется количеством питательной воды. Для этого предусматривается узел регулирования.

Сначала ставится запорная арматура, затем регулирующий клапан и затем еще одна запорная арматура, на байпасе устанавливается регулятор малого расхода. Меняя проходное сечение в регулирующем клапане, мы тем самым меняем расход питательной воды через него.

узел регулирования греющего пара для атмосферного деаэратора

2. На чертеже проиллюстрировано, как выполняется подвод греющего пара к деаэратору. Принцип узла регулирования такой же, как на предыдущей схеме. Здесь мы регулируем расход пара для того, чтобы держать постоянным давление в деаэраторе.

Это выглядит так: к примеру у нас увеличился расход питательной воды из деаэратора, следовательно уровень в деаэраторе падает, подается сигнал для регулятора на конденсате, регулирующий клапан на конденсате открывается ( на схеме он не показан), постепенно уровень воды в деаэраторе приходит в норму, но температура воды упала, пар конденсируется сильнее и его давление падает, поэтому подается сигнал на регулирующий клапан греющего пара и мы увеличиваем расход пара.

Предохранительная трубопроводная арматура

Предохранительная арматура ставится на трубопроводы и оборудование для срабатывания в случае достижения аварийного уровня давления. Если давление в системе превышает разрешенное, происходит автоматическое срабатывание предохранительной арматуры и избыток среды сбрасывается например в атмосферу.

В предохранительную арматуру входят:

Предохранительные клапаны
Импульсные предохранительные устройства
Мембранные разрывные устройства

предохранительный клапан РОУ

На чертеже изображен выхлопной трубопровод от предохранительного клапана редукционно-охладительной установки.

На выхлопном трубопроводе предусмотрен гидрозатвор для отвода скопившийся воды и грязи(которая может попасть с улицы).

Когда система работает нормально, предохранительный клапан находится в закрытом состоянии. Когда давление повышается сверх допустимого – предохранительный клапан РОУ открывается и происходит сброс пара через выхлопной трубопровод в атмосферу.

Защитная арматура

Защитная арматура работает следующим образом. При возникновении аварийных ситуаций, она в отличие от предохранительной (которая открывается, чтобы сбросить среду) – закрывается и отсекает определенный участок, например оборудование.

схема ГРП с ПЗК

Примером защитной арматуры могут служить: обратный клапан, стопорный клапан турбины, ПЗК (предохранительно запорный клапан) на газу.

На схеме изображен газорегуляторный пункт, задача которого сбросить давление газа до необходимого значения для подачи газа на горелки котлов. ПЗК (выделены красным цветом) устанавливаются сразу же за регуляторами. Если давление выходят за рамки установленного диапазона, то ПЗК закрывается. Сейчас есть регуляторы со встроенным ПЗК и шумоглушителем, примером может служить серия CRONOS у фирмы Tartarini

Распределительная арматура

Как ясно из названия распределительная арматура разделяет поток рабочей среды по различным направлениям движения.

Фазоразделительная арматура

Фазоразделительная арматура разделяет рабочую среду на фазовые составляющие. К примеру при прогреве трубопровода паром, конденсатоотводчик выполняет роль фазоразделительной арматуры, отделяя воду от пара.

Материал трубопроводной арматуры и тип присоединения

Чаще всего арматура делается из углеродистой и коррозионностойкой стали.

Какую арматуру применяют в зависимости от температуры среды:

Арматура бывает фланцевая, под приварку, муфтовая и другие виды. В энергетике наиболее распространенный вид - фланцевая и под приварку.

Ну наконец, чтобы закончить статью, покажем как обозначается арматура в схемах согласно ГОСТ.

Условные обозначения трубопроводной арматуры

как показывается арматура на схемах согласно ГОСТ

Изделия запорной арматуры относятся к специальному типу изделий для трубопроводных магистралей, назначение которых заключается в оперативном регулировании скорости потока рабочего носителя для обеспечения заданных параметров технологического процесса. Действие запорной арматуры направлено на закрытие, открытие, смену направления и скорости движения рабочего газа/жидкости. Кроме того, к запорной арматуре следует отнести спускные и контрольные изделия, служащие для сброса носителя из трубопроводных систем, технологических аппаратов, и подачи носителя в контрольно-измерительные приборы.

Арматура данного типа присутствует во всех трубопроводных магистралях промышленных производств, технических объектах бытового назначения (отопление, газо-, водоснабжение, канализация и т.д.), и составляет не менее 80% от общего количества используемых изделий в магистрали. Наибольшее распространение в качестве запорных элементов получили задвижки, вентили, краны, клапаны и затворы.

Выбор материалов, из которых изготавливаются данные детали, в настоящее время достаточно широк:

металлы (титан, алюминий);
сплавы (чугун, сталь, бронза);
полимерные и синтетические материалы, например, поливинилиденфторид (ПВДФ), хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП).

При выборе запорного изделия руководствуются следующими техническими характеристиками: присоединительный диаметр, назначение и материал, из которого изготавливается корпус и рабочая часть трубопровода, скорость закрытия. Специальные требования: продолжительные сроки службы, высокая прочность, надёжность, безопасность, коррозионная устойчивость материала к рабочей среде, герметичность, простота монтажа и удобство эксплуатации.

Следует отметить, что рабочая среда трубопровода достаточно быстро повреждает изделия запорной арматуры, происходит истирание уплотнительных элементов, износ, коррозионные процессы, поэтому необходимо своевременно проводить технический контроль оборудования, промывку систем магистралей, ремонт или замену изделия.

В зависимости от назначения в составе технического объекта запорная арматура делится на категории:

промышленная (общепромышленная, специальная) – используется в производствах различного рода деятельности, в том числе народного хозяйства;
судовая – эксплуатируется в заданных специфических условиях морского и речного транспорта;
сантехническая – трубопроводная арматура бытового назначения, применяется в газовых плитах, колонках, ванных, котлах и т.д.;
изготовленная по спецзаказу – разрабатывается, изготавливается и эксплуатируется в соответствии с особыми заданными техническими требованиями, например, в уникальных, экспериментальных промышленных объектах.

Функции, выполняемые данным типом арматуры обширны: регулирующая, распределительно-смесительная, предохранительная, защитная, запорная, фазоразделительная.

В данной статье рассмотрим виды запорной арматуры, действие которой направлено на изменение площади поперечного сечения трубопровода для регулирования скорости потока носителя или полной его остановки.

Виды запорной арматуры

Задвижка

Основное отличие данной детали состоит в том, что запорный (регулирующий) элемент представляет собой лист, диск или клин, который может возвратно-поступательно перемещаться в направлении, перпендикулярном направлению движения рабочего носителя. Этот вид арматуры относится к промышленной категории и используется, в основном, в трубопроводных коммуникациях жилищно-коммунального хозяйства и промышленных производств. Задвижки делятся на полнопроходные и усеченные, их устройство позволяет плавно регулировать скорость потока и предотвращать гидравлические перегрузки.

Рассматриваемый вид изделий обладает рядом преимуществ: простота конструкции, широкий диапазон условий эксплуатации, небольшая строительная длина, малое гидравлическое сопротивление, что особенно важно при их применении в трубопроводных магистралях с высокой скоростью рабочего носителя. Недостатки задвижек определяются их конструкцией: достаточно большое время, затрачиваемое на закрытие или открытие затворного элемента, износ уплотнительных деталей, сложность в техническом обслуживании.

Отечественная промышленность выпускает задвижки с не выдвижным штоком и с выдвижным шпинделем. Устанавливаются задвижки независимо от направления движения потока в трубопроводе, так как их конструкция симметрична. Выдерживают рабочие давления от 2 до 200 атмосфер, присоединительный диаметр варьируется от 8 мм до 2 м.

Вентиль

Вентиль, как вид запорной арматуры, выполняет регулирующую функцию и позволяет изменять расход носителя в трубопроводе вплоть до прекращения его подачи. С их помощью поддерживается заданный уровень давления в магистрали и осуществляется смешение потоков в необходимой пропорции.

В вентиле рабочий элемент расположен на шпинделе, который совершает возвратно-поступательные движения от вращательных движений маховика. Движение шпинделя может осуществляться автоматически при помощи сервоприводов и вручную.

Данные изделия относятся к промышленной категории и наиболее часто встречаются в бытовых объектах жилищно-коммунального хозяйства. Самый распространенный тип вентиля – проходной, размещаемый на прямых участках магистралей. Одним из недостатков данного вида арматуры, кроме прямоточных вентилей, является большое гидравлического сопротивление, что ограничивает их применение в специальных технических объектах. Преимущества вентилей заключается в небольшой стоимости, доступности, надежности, легкости ремонта и технического обслуживания при эксплуатации.

Кран шаровой запорный

Отличие конструкции запорного крана заключается в простоте исполнения: запорный элемент выполнен в виде шара, цилиндра и, что достаточно редко, может быть конической формы. Краны бывают полнопроходными и не полнопроходные. В полнопроходных кранах диаметр проходного отверстия всегда соответствует диаметру присоединительного отверстия к трубопроводу, в не полнопроходном, соответственно, проходной диаметр меньше.

Клапан

Клапаны (обратные) относятся к защитной трубопроводной арматуре, функционально предназначены для предотвращения обратного хода потока рабочего носителя в технологической схеме. Пропуская рабочую среду в одном направлении, клапаны не дают возвратного хода жидкости или газа.

С их помощью осуществляется защита различного производственного оборудования (насосы, резервуары, аппараты и др.), а также исключается поврежденный участок трубопровода при течах рабочего носителя из общего технологического процесса, что крайне важно при возникновении аварийной ситуации.

Существуют клапаны с конструкцией запорного элемента шарообразной формы или в виде конуса, перемещение которого происходит в направлении, параллельном движению носителя. Поток, проходящий через рабочее окно клапана, прижимает запорный элемент к основанию устройства, что прекращает его движение в обратном направлении. Клапаны обратного типа изготавливают как встроенные в состав узлов и агрегатов, так и в самостоятельном виде. Как правило, обратные клапаны монтируются на горизонтальных прямых участках магистралей по направлению рабочего потока.

Клапаны, имея сравнительно простую конструкцию, тем не менее, обеспечивают надежность и герметичность перекрытия рабочего потока, благодаря чему широко используются для газообразных и жидких рабочих сред. Применяются в широком диапазоне давлений (от 5·10 -6 до 2000 атм.) и рабочих температур (от минус 200 до плюс 600°С). Подходят для трубопроводных конструкций относительно небольших диаметров.

Затворы

Управление положением затвора возможно вручную при помощи ручки и механически с помощью редуктора или электрического привода. Такие достоинства поворотных затворов “Баттерфляй”, как простота технического обслуживания, монтажа и замены уплотняющих деталей, небольшая строительная высота и масса, а также продолжительные сроки эксплуатации и доступная стоимость широко используются в трубопроводных магистралях бытового назначения.

Отечественная промышленность выпускает широкую линейку изделий запорной трубопроводной арматуры, отвечающих общим и специальным требованиям, высокому качеству и современным технологиям. Стоимость таких изделий может широко варьироваться от 100 руб. до нескольких десятков тысяч рублей, что определяется материалом, назначением, размерами, производителем.

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

По принципу действия:

Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

пружинные;
рычажно-грузовые;
магнито-пружинные.

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

малого подъема: до 1/20;
среднего подъема: до 1/4;
полного подъема: свыше 1/4.

жидкостных систем высокого давления;
газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
Достаточная пропускная способность при открытии.
Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

производительность бойлера или главного насоса;
объем и рабочая температура рабочей среды;
особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Читайте также: