Предохранительные клапана на котла сосудах
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.
Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:
- 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:
- (ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
- «Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
- ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.
Скачать ГОСТ 24570-81
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.
Источник
Предохранительный клапан для котла предупреждает аварийную опасность. Это происходит, когда происходит перегрев воды и растёт давление, в результате чего разрывается магистраль или обшивка теплогенератора. Поэтому следует знать как правильно выбрать, установить и настроить этот важный элемент котла.
Устройство и принцип действия клапана
Устройство клапана
Устройство предохранительного клапана:
- защитной крышки;
- выпускного отверстия;
- пломбы;
- пружины сжатия;
- конуса;
- седла;
- напорной камеры.
Корпус изготавливается по технологии горячего штампования, обычно используют латунь, поэтому имеет большой срок эксплуатации. Регулирующий блок выполняется из термостойкого пластика, он не изменяет свою форму.
Существуют разные виды предохранительных клапанов, но принцип действия один.
На седло воздействует пружинный механизм и оно находится в закрытом состоянии. Если напор в трубопроводе будет сильнее усилия пружины сжатия, то откроется седло и произойдёт выброс теплоносителя.
Виды предохранительных клапанов
Данные элементы защиты классифицируют по-разному.
| Принцип работы | Высота подъёма затвора | Способ открытия затвора | Способ нагружения золотника | |
| 1 | Прямого действия | Малоподъёмные | Пропорциональные | Пружинные |
| 2 | Непрямого действия | Полноподъёмные | Двухступенчатые | Рычажно-газовые |
| 3 | Импульсные |
Пружинные – самые распространённые, используются для котельных небольшого размера. Они имеют простую и надёжную конструкцию и возможность лёгкой регулировки рабочего давление в системе. Также из преимуществ можно выделить низкую стоимость.
Рычажные предохранительные устройства не пользуются особой популярностью, потому что, в основном, модельный ряд представлен диаметрами от 50 мм. Их используют в промышленной сфере.
Импульсные устройства используют на паровых котлах с давлением больше 39 кгс/кв.см (3,9 МПа). На каждый котел устанавливают, как минимум, по 2 шт. (контрольный и рабочий).
Малоподъёмные имеют высоту подъёма затвора от 5% от диаметра седла, поэтому имеют низкую пропускную способность. Из достоинств можно выделить: несложную конструкцию, доступную цену.
Малоподъемный и полноподъемный
В полноподъёмных затвор поднимается на высоту не менее 25% диаметра седла. Их относят к двухступенчатым. Характеризуются большой пропускной способностью, высокой стоимостью и сложной конструкцией.
Полноподъёмные защитные устройства имеют колокол. Его задача состоит в том, чтобы помочь затвору достигнуть полного подъёма. Полноподъёмные используют, в основном, в тех системах, в которых среда сжимается.
Пропорциональные открывают затвор соразмерно увеличению давления и объём сбрасываемой среды пропорционально увеличивается с подъемом затвора. Эти защитные устройства применяют для воды и других жидких сред.
Из преимуществ использования пропорционального клапана можно выделить:
- открытие затвора согласно необходимости;
- лёгкую конструкцию;
- низкую стоимость;
- автоматически возникают колебания.
Двухступенчатые предохранительные устройства открывают затвор мгновенно. Их запрещено устанавливать в контуре ГВС, так как это приводит к падению давления в системе, а после этого устройство мгновенно закрывается, провоцируя гидравлический удар.
Недостаток двухступенчатых устройств – автоколебание затвора. Причина этого – превышение типоразмера или переменный аварийный расход среды.
Как выбрать надежный клапан
В проекте отопительной системы нужно чётко определять предельные допустимые значения давления. Также учитывается продуктивная способность бойлера или насоса, объём, особенности циркуляции температуры рабочей среды. Исходя из этого подбирается тип и конструктивные особенности.
Из ранее перечисленных видов пользователям рекомендуется использовать пружинные предохранительные клапаны. Они отлично подойдут для котлов с небольшой мощностью. Также используют устройства с низким или средним подъёмом для водогрейных систем.
Если рабочая среда сбрасывается в окружающую среду, то следует выбрать устройство открытого вида. Если сброс происходит в дренаж, то используется конструкция корпуса с выходным патрубком резьбового присоединения.
Запрещено устанавливать защитное устройство с завышенным порогом срабатывания. Оно не сработает, когда это необходимо.
Традиционный подрывной клапан имеет доступную цену, легко устанавливается. Это устройство хорошо защищает закрытую систему отопления с газовым илиэлкетрическим котлом, так как при возникновении аварии нагрев прекращается сразу.
Также не рекомендуется приобретать дешёвую китайскую арматуру. Она ненадёжна и протекает сразу, после первого подрыва.
Место установки предохранительных клапанов
При выборе места для установки предохранительных устройств необходимо соблюдать ряд правил:
- Импульсные клапаны нужно монтировать в закрытых помещениях, при этом учитывать для какого климата они предназначены (умеренного или тропического).
- Для обслуживания, ремонта, сборки и разборки изделий рекомендуется организовать так место, чтобы эти действия были без вырезки из системы водопровода.
- Выполнять установку, соблюдая проектные рабочие чертежи.
- Главный клапан монтируют приваривая к штуцеру только вверх вертикально. Возможно отклонение, но не больше 0,2 мм на 100 мм высоты защитного устройства.
- При приваривании исключить возможность попадания в его полость брызг, грата, окалины.
- Швы после варки нуждаются в термообработке, основываясь на требования действующей инструкции по монтажу оборудования системы водопровода.
- На трубах, которые подходят к клапану и трубопроводах сброса напора, запрещено устанавливать запорные устройства и фильтры.
- Рычаг клапана устанавливается горизонтально.
- Для того, чтобы контролировать напор, перед фитингом нужно поставить манометр.
- Клапан для системы отопления можно монтировать в нескольких местах трубопровода.
Настройка предохранительных клапанов
Настройку защитных устройств выполняют после установки и промывки системы.
Проверка предохранительных клапанов проходит в несколько этапов:
- Настройка давления, которое устанавливается немного выше предельного рабочего давления.
- Проверка напора при открытии, оно не должно превышать минимальное. Соответствует нормальному режиму работы. Настроить давление в пружинном предохранительном клапане можно с помощью вращения регулирующего винта, который сжимает пружину. Рычажной настраивается изменением массы груза.
- Проверка полного открытия и закрытия.
Настройку можно не проводить для предохранительных устройств, в которых давление фиксируется заводом изготовителем.
Предохранительный клапан можно считать готовым к эксплуатации, если обеспечена воздухо- и водонепроницаемость, хорошо открывается и закрывается затвор, давление начала открытия и закрытия имеют отклонения в пределах допустимого для данного вида (смотреть паспорт устройства).
Периодичность проверки предохранительных клапанов – 1 раз в квартал.
После всех манипуляций по настройке обязательно следует пломбировка, присвоение номера и нанесение его на корпус защитного устройства (или на табличку, приваривается она к корпусу клапана на ней указывается: место монтажа, давление), составить эксплуатационную карточку или технологический паспорт.
Акт настройки
Акт настройки предохранительного клапана– обязательный документ. Его пишут на каждый клапан. Форму акта можно корректировать.
Если меняются условия регулировки устройства, то обязательно вносятся записи в документ. В акте нужно заполнять все пункты. Если нет отдельных данных, пишут: «Данные не требуются».
В акте также указывается комиссия, которая принимает готовность устройства к работе. В конце документа являются обязательным подписи членов этой комиссии.
Скачать образец акта.
Источник
Предохранительный клапан водогрейного котла применение
Клапан предохранительный 17с28нж
Предохранительный клапан является основным устройством безопасности при эксплуатации оборудования, работающего под давлением.
В данной статье мы рассмотрим требования, предъявляемые к водогрейным котлам с температурой нагрева теплоносителя не более 115 градусов и устанавливаемые в промышленных отопительных и производственных котельных.
Предохранительные клапаны для водогрейных котлов – марки
Наиболее распространенные модели клапанов для водогрейных котлов OR.1832 и 17с28нж.
Технические характеристики
| Марка клапана | OR.1832 | 17с28нж |
|---|---|---|
| Диаметр, мм | 13 – 77 | 25 – 80 |
| Условное давление, МПа | 16 | 16 |
| Диапазон регулирования, МПа | 0.05 – 1.6 | 0.05 – 1.6 |
| Максимальная рабочая температура | От 0 до 150 С° | От 0 до 425 С° |
| Рабочая среда | Вода, пар, сжатый воздух, газообразные среды | Вода, пар, сжатый воздух, газообразные среды |
| Присоединение к трубопроводу | Резьба | Фланцевое |
| Применение с котлами КВ | От 0.15 до 1.5 МВт | От 1.6 до 4 МВт |
Конструкция предохранительных клапанов должна предусматривать возможность проверки их действия в рабочем состоянии путем принудительного открывания клапана.
Число предохранительных клапанов на водогрейном котле
Предохранительные клапаны должны защищать котлы от превышения в них давления более чем на 10% расчетного (разрешенного) значения.
Клапан предохранительный OR.1832
Водогрейные котлы мощностью 400 КВт и менее оборудуются одним предохранительным клапаном.
Водогрейные котлы мощностью более 400 КВт должны иметь не менее чем два предохранительных клапана диаметром не менее 40 мм.
При установке на котле двух предохранительных клапанов один из них – контрольный.
Число и размеры предохранительных клапанов рассчитывают по следующим формулам:
а) для водогрейных котлов с естественной циркуляцией ndh = 0,5l6Q;
б) для водогрейных котлов с принудительной циркуляцией ndh= 0,258Q, где:
n – число предохранительных клапанов, шт;
d – диаметр клапана, мм;
h – высота подъема клапанов, мм;
Q – максимальная производительность котла, кВт.
В вопросе расчетов количества и диаметров предохранительных устройств лучше всего довериться заводу изготовителю водогрейного котла. Для всех прошедших сертификацию котлов, расчет клапанов и комплектация котла является обязательными в соответствии с действующими нормами и эти расчеты приведены в паспорте котла.
Место установки предохранительных клапанов
Установка предохранительного клапана
Предохранительные клапаны устанавливают на патрубках, непосредственно присоединенных к котлу или трубопроводу без промежуточных запорных органов. При расположении на одном патрубке нескольких предохранительных клапанов площадь поперечного сечения патрубка должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на этом патрубке.
Контрольный клапан должен иметь защиту, не позволяющую обслуживающему персоналу котельной регулировать клапан, но не препятствующею проверке его состояния.
Предохранительные клапаны должны иметь устройства (отводные трубы) для защиты обслуживающего персонала от ожогов при срабатывании клапанов. Среду, выходящую из предохранительных клапанов, отводят за пределы помещения. Конфигурация и сечение отвода должны быть такими, чтобы за клапаном не создавалось противодавление. Отводящие трубопроводы должны быть защищены от замерзания и оборудованы устройствами для слива конденсата, причем как на отводящих трубопроводах, так и на сливных устройствах не должно быть запорных органов.
Трубы от предохранительных клапанов для водогрейных котлов с температурой теплоносителя ниже 100 °С выводят в канализацию, для котлов не выше 115 °С – через пароводоотделитель – в атмосферу и канализацию.
Проверка исправности предохранительного клапана
Проверку исправности действия предохранительных клапанов следует проводить:
- не реже одного раза в смену на котлах с рабочим давлением до 1,4 МПа включительно
- не реже одного раза в сутки на котлах с рабочим давлением свыше 1,4 МПа.
Техническое обслуживание предохранительных клапанов
В процессе эксплуатации следует производить периодические осмотры в сроки, установленные графиком, в зависимости от режима работы системы, но не реже одного раза в 6 месяцев.
При осмотре необходимо произвести:
- проверку сохранности пломб;
- проверку работоспособности клапана;
- очистку наружных частей клапана от загрязнения.
Проверка исправности действия клапана должна производиться:
- при остановке котла на плановый ремонт;
- в период эксплуатации – в сроки, установленные на данном объекте.
Проверка предохранительных клапанов производится при рабочем давлении в котле поочередным принудительным подрывом каждого клапана.
Плановый контроль состояния (ревизия) и ремонт клапанов производится одновременно с оборудованием, на котором они установлены, не реже одного раза в год. Контроль состояния должен включать в себя разборку, очистку и дефектацию деталей, проверку герметичности затвора.
При осмотре уплотнительных поверхностей деталей затвора -диска и седла необходимо обратить внимание на их состояние (отсутствие трещин, вмятин, рисок и др. дефектов). Должно быть проверено состояние резьбы всех крепежных деталей и регулировочных винтов на отсутствие забоин, задиров, выкрашиваний ниток. Детали, имеющие дефектную резьбу, подлежат замене.
Следует проверить состояние и упругость цилиндрических пружин, для чего провести визуальный контроль состояния поверхности на наличие трещин, глубоких рисок, измерить высоту пружины в свободном состоянии и сопоставить ее с требованиями паспорта пружины.
Клапаны предохранительные водогрейных котлов наш завод поставляет в числе комплектующих к котлу. Купив на заводе водогрейный котел полной комплектации, вы можете быть уверены в полной совместимости оборудования и безопасности его работы.
Источник