Подрыв клапана на сосуде
1. Общие положение
1.1. Настоящая Инструкция содержит основные требования и определяет порядок эксплуатации, проверки и регулировки предохранительных клапанов (далее – ПК) установленных на сосудах и трубопроводах компрессорной установки (далее – КУ) ПС.
1.2. Инструкция направлена на повышение безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением, трубопроводов и компрессоров.
1.3. Инструкция составлена на основании “Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”, “Правил устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов”.
1.4. Знание настоящей Инструкции обязательно для ответственный за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов работающих под давлением, ответственного за исправное состояние и безопасное действие сосудов, электромонтера по обслуживанию РУ (далее – электромонтер), ремонтного персонала, допущенного к ремонту и обслуживанию сосудов и компрессорной установки.
2. Основные термины и определения
В настоящей инструкции приняты следующие термины и определения:
2.1. Давление рабочее (Рр) – максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса;
2.2. Давление максимально допустимое (Рдоп) – максимальное избыточное давление в защищаемом сосуде, допускаемое принятыми нормами, при сбросе из него среды через ПК;
2.3. Давление начала открытия (Рно) – избыточное давление, при котором ПК начинает открываться;
2.4. Давление срабатывания (Рср) – избыточное давление, которое устанавливается перед ПК при полном его открытии;
2.5. Давление закрытия (Рз) – избыточное давление, при котором ПК закрывается после срабатывания (не должно быть ниже 0,8*Рр).
2.6. Пропускная способность – расход рабочей среды, сбрасываемой при полностью открытом ПК.
3. Общие требования, предъявляемые к предохранительным клапанам
3.1. В качестве предохранительных устройств сосудов, трубопроводов и компрессоров КУ подстанции применяются пружинные предохранительные клапаны.
3.2. Конструкция пружинного клапана должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины, а пружина должна быть защищена от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное действие на материал пружины.
3.3. Конструкция пружинного клапана должна предусматривать устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его на месте установки.
3.4. Конструкция ПК не должна допускать произвольное изменение их регулировки. У ПК винт, регулирующий натяжение пружины, должен быть опломбирован.
3.5. Клапаны должны безотказно автоматически закрываться при давлении закрытия, не нарушающем технологический процесс в защищаемой системе, но не ниже 0,8*Рраб.
3.6. В закрытом положении при рабочем давлении клапан должен сохранять требуемую герметичность затвора на протяжении заданного техническими условиями ресурса.
4. Установка предохранительных клапанов
4.1. Установка ПК на сосудах, аппаратах и трубопроводах, работающих под давлением, производится в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением” и другой действующей нормативно-технической документацией. Количество, конструкция, место установки ПК, направление сброса определяется вышеуказанными Правилами, схемой включения сосуда и проектом установки.
4.2. Количество ПК, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее расчетное более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс/см2), на 15% – для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс/см2) и на 10% – для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2).
При работающих ПК допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25% рабочего при условии, что это превышение предусмотрено проектом и отражено в паспорте сосуда.
4.3. ПК должны быть размещены в местах, доступных для их обслуживания.
4.4. ПК должны устанавливаться на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к сосуду.
4.5. Установка запорной арматуры между сосудом и ПК, а также за ним не допускается.
4.6. В случае возможности повышения давления свыше расчетного, на трубопроводах должны устанавливаться предохранительные устройства.
4.7. На вводе трубопровода в производственные цеха, технологические узлы и установки, если максимально возможное рабочее давление технологической среды в трубопроводе превышает расчетное давление технологического оборудования, в которое она направляется, необходимо предусматривать редуцирующее устройство (автоматическое для непрерывных процессов или ручное для периодических) с манометром и ПК на стороне низкого давления.
6. Организация эксплуатации, проверки, ремонта и обслуживания клапанов
6.1. Обслуживание и эксплуатацию предохранительных клапанов необходимо осуществлять в соответствии с нормативно-технической документацией, настоящей инструкцией и технологическим регламентом производства.
6.2. Общая ответственность за состояние, эксплуатацию, ремонт, регулировку и проверку ПК возлагается на начальника группы ПС, который эксплуатирует установленные клапаны и ведет техническую документацию.
6.3. Для контроля за эксплуатацией ПК должна быть в наличии следующая эксплуатационная документация:
– Настоящая инструкция;
– Заводские или эксплуатационные паспорта предохранительных клапанов.
– График проверки ПК на рабочем месте методом ручного подрыва на сосудах и компрессорах на ПС;
6.4. Проверка исправности действия ПК.
6.4.1 Проверка исправности действия ПК методом ручного подрыва производится по ежегодному графику, утверждённому главным инженером. Проверка производиться не реже 1 раза в 6 месяцев.
6.4.2 Проверку ПК производит электромонтер методом ручного подрыва при рабочем давлении.
6.4.3 Перед проведением проверки исправности действия ПК воздухосборников, сосуд на котором установлен ПК выводится из работы.
6.4.4 Результаты проверки исправности ПК заносятся в сменный журнал работы сосудов и график проверки ПК на рабочем месте методом ручного подрыва.
6.5. Плановый контроль состояния (ревизия) и ремонт ПК производятся одновременно с ремонтом оборудования, на котором они установлены.
6.5.1 Контроль состояния ПК включает разборку клапана, очистку и дефектацию деталей, проверку герметичности затвора, испытание пружины, регулировку давления срабатывания.
6.5.2 Производиться силами специализированной организации имеющей лицензию на данный вид деятельности.
6.5.3 Персонал производящий контроль состояния и ремонт ПК должен, иметь опыт ремонта арматуры, быть знакомым с конструктивными особенностями клапанов и условиями их работы. Ремонтный персонал должен быть обеспечен рабочими чертежами клапанов, запасными деталями и материалами, необходимыми для быстрого и качественного ремонта клапанов специальным стендом.
6.5.4 Перед осмотром детали разобранных ПК очищаются от грязи и промываются в керосине. После этого производится их тщательный осмотр в целях выявления дефектов.
6.5.5 После сборки, испытания предохранительных клапанов на герметичность совмещают с регулировкой на стенде давлением, равным давлению срабатывания. После проведения регулировки ПК должен быть опломбирован.
6.5.6 Регулировка предохранительных клапанов на срабатывание производится :
– после окончания монтажа сосуда
– после ремонта (если проводилась замена или капитальный ремонт клапана)
– в случаях неправильного срабатывания.
6.5.7 Давление срабатывания ПК должно быть не более указанных в таблице 5.1.
6.5.8 После завершения ремонта, составляется акт проведения ремонта и регулировки предохранительного клапана.
7. Транспортировка и хранение
7.1. Полученные с завода-изготовителя, а также бывшие в эксплуатации ПК должны транспортироваться и храниться в упакованном виде. Хранить ПК необходимо в сухом закрытом помещении. Подводящие и выхлопные патрубки должны быть закрыты заглушками. У пружинных ПК при транспортировке и хранении пружины должны быть ослаблены.
8. Требование безопасности
8.1. Не допускается эксплуатация ПК при отсутствии документации указанной в п.7.2.
8.2. Не допускается эксплуатация ПК при давлении выше указанных в технической документации.
8.3. Не допускается устранение дефектов ПК при наличии давления под золотником.
8.4. При ремонте клапанов следует пользоваться исправным инструментом.
8.5. При регулировке клапанов не допускается поднимать давление на стенде выше давления срабатывания ПК.
8.6. Все виды работ должны производится с соблюдением Правил пожарной безопасности.
8.7. Использованную ветошь следует хранить в специальной таре и своевременно отправлять на утилизацию.
Источник
Предохранительный клапан в дежурстве.
Предохранительный клапан – трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления. Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.
Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. Предохранительные клапаны устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.
Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, лёгкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений[1][2][3].
Принцип действия[править | править код]
На поясняющем рисунке справа – чертёж типичного пружинного клапана прямого действия. На его примере рассмотрим типичную конструкцию. Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.
Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.
С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.
Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия[2].
Классификация предохранительных клапанов[править | править код]
По принципу действия
- клапаны прямого действия – обычно именно эти устройства имеют в виду, когда используют словосочетание предохранительный клапан, они открываются непосредственно под действием давления рабочей среды;
- клапаны непрямого действия – клапаны с управлением путём использования постороннего источника давления или электроэнергии, общепринятое название таких устройств импульсные предохранительные устройства;
По характеру подъёма замыкающего органа
- клапаны пропорционального действия (используются на несжимаемых средах)
- клапаны двухпозиционного действия
По высоте подъёма замыкающего органа
- малоподъёмные – клапаны, у которых ход запирающего элемента не превышает 1/20 от наименьшего диаметра седла
- среднеподъёмные – клапаны, у которых ход запирающего элемента составляет от 1/20 до 1/4 от наименьшего диаметра седла
- полноподъёмные – клапаны, у которых ход запирающего элемента составляет 1/4 и более от наименьшего диаметра седла
По виду нагрузки на золотник
- грузовые или рычажно-грузовые
- пружинные
- рычажно-пружинные
- магнито-пружинные
Различия в конструкциях[править | править код]
Двухсёдельная конструкция.
Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.
Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно[4].
Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными – клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более[3]. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах[4][5].
Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.
Пружинные клапаны[править | править код]
Хорошо видны рычаг и пружина.
В них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается[6].
Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС[5][7].
Рычажно-грузовые клапаны[править | править код]
Конструкция рычажного-грузового клапана.
В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила от груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах[8].
Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана[5].
Магнито-пружинные клапаны[править | править код]
В этих устройствах используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия.
Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов[6][7].
Технические требования к предохранительным клапанам[править | править код]
Главным и наиболее ответственным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, является высокая надёжность, включающая в себя:
- безотказное и своевременное открытие клапана при заданном превышении рабочего давления в системе;
- обеспечение клапаном в открытом положении требуемой пропускной способности;
- осуществление своевременной обратной посадки (закрытия) с требуемой степенью герметичности при заданной величине падения давления в системе после аварийного срабатывания и сохранения установленной степени герметичности при последующем возрастании давления до величины рабочего;
- обеспечение стабильности работы, то есть сохранение в течение всего срока эксплуатации и заданного числа циклов срабатывания параметров настройки и требуемой степени герметичности запорного органа при рабочем давлении.
Предохранительные клапаны подлежат периодической проверке в специализированной организации или испытанию в действии. Все клапаны должны быть испытаны на прочность, плотность, а также герметичность сальниковых соединений и уплотнительных поверхностей[2][8]
Правила и стандарты[править | править код]
В связи с широчайшим распространением предохранительных клапанов стандарты и правила, применяемые к ним, находятся во всех документах, которые регулируют использование всего оборудования, защищаемого ими. Например: Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» в России или «Boiler & Pressure Vessel Code» в США. Также существуют отраслевые документы, посвящённые исключительно предохранительным клапанам в применении к какому-либо оборудованию, например «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования (ГОСТ 24570-81)»
В связи с особой ответственностью предохранительных клапанов в обеспечении безопасности систем, которые ими обслуживаются, надзор за их использованием и утверждение правил и стандартов производят организации, специально уполномоченные государством, например в России это Ростехнадзор[5][8].
Примечания[править | править код]
- ↑ Д. Ф. Гуревич. Трубопроводная арматура.Справочное пособие. – Москва: ЛКИ, 2008. – С. 368. – ISBN 978 5 382 00409 9.
- ↑ 1 2 3 Под общей редакцией С. И. Косых. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением.Справочник. – Ленинград: Машиностроение, 1982.
- ↑ 1 2 Арматура трубопроводная.Термины и определения. ГОСТ Р 52720-2007. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Дата обращения: 10 июня 2010. Архивировано 2 марта 2012 года.
- ↑ 1 2 А. И. Гошко. Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. – Москва: Мелго, 2007.
- ↑ 1 2 3 4 Р. Ф. Усватов-Усыскин. Поговорим об арматуре. – Москва: Vitex, 2005.
- ↑ 1 2 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-008-89)
- ↑ 1 2 Технологические системы реакторного отделения. БАЭС: ЦПП, 2000.
- ↑ 1 2 3 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)
См. также[править | править код]
- Обратный клапан
- Запорный клапан
- Регулирующий клапан
- Гидроклапан
- Мембранное предохранительное устройство
Источник