Регулирующий клапан для сосудов

Предохранительный клапан — специальное устройство, предназначенное для защиты трубопроводной системы, ее элементов и подсоединенного к ней оборудования от механического разрушения из-за воздействия чрезмерного давления. Он может иметь различную конструкцию и характеристики, работать с разной средой — газообразной, жидкой.

Назначение и устройство предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны — устройства прямого действия, работа которых зависит от движения рабочей среды. Конструкция изделия определяется его типом, но все они используются для защиты трубопровода от избыточного давления путем сброса излишков среды в атмосферу или дренажную систему. После того как показатели давления стабилизируются в заданном диапазоне, сброс прекращается.

Чертеж предохранительного клапана

Давление в трубопроводной системе может повышаться из-за внешних или внутренних причин:

• Влияния наружных источников тепловой энергии.
• Нарушения технологии использования подключенного оборудования, сбои в его работе.

• Проблемы при монтаже системы.

• Механическое повреждение труб и т. п.

Предохранительные клапаны предназначены для стабилизации давления в системе и необходимы на всех участках трубопроводов, где возможно возникновение аварии. Их используют при подключении бытового и промышленного оборудования, работающего с высоким давлением. Основная сфера применения — системы отопления, водо- и газоснабжения, подача сжатого воздуха.

Принцип работы предохранительного клапана

Принцип работы предохранительного клапана основан на работе пружины, прижимающей золотник к седлу. При повышении давления в системе свыше установленного сила притяжения уменьшается, золотник отодвигается, и начинается сброс среды через открывшийся клапан. Это нормализует напор в системе, и, когда давление опустится до допустимого предела, запорный элемент снова будет прижат к седлу.

Для закрытия клапана необходимо снижение давления до отметки в 10-15% ниже уровня нормального давления, поскольку для герметизации системы требуется большее усилие, чем для поддержки его в рабочем положении до открытия.

Классификация предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны различаются по принципу действия на:

• Устройства прямого применения, работающие под воздействием рабочей среды. Они отличаются универсальностью и простотой использования.
• Обратного действия, в которых используются датчики давления и управляемая автоматика. Их работа зависит от применения постороннего источника давления или воздействия электричества.

По виду подъема запорного элемента изделия делятся на:

• Пропорционального действия, применяемые для несжимаемых сред. При повышении давления в системе клапан постепенно открывается, равномерно сбрасывая рабочую среду.
• Двухпозиционные, мгновенно открывающиеся на полный ход при достижении системой избыточных показателей давления. Используются при транспортировке сжимающихся газообразных сред.

По виду нагрузки на золотник предохранительные клапаны могут быть:

• рычажно-грузовыми;
• пружинными;
• магнито-пружинными.

Существуют также специальные аварийные предохранительные устройства, предназначенные для специализированного промышленного оборудования.

Различия в конструкциях

Конструкция предохранительных клапанов может быть различной. Различают изделия с одним седлом или двумя, расположенными рядом друг с другом.

По высоте подъема предохранительные клапаны подразделяются на:

• Малоподъемные, у которых высота подъема составляет примерно 0,05 диаметра седла. Из-за свойственной им минимальной пропускной способности они не используются на промышленных трубопроводах с большим давлением. Они обладают пропорциональным механизмом срабатывания.
• Полноподъемные, с высотой подъема равной или превышающей диаметра седла. Они работают на двухпозиционном механизме, отличаются повышенной пропускной способностью и сложной конструкцией.

Изделия с полнопроходной конструкцией позволяют оперативно сбросить внушительный объем рабочей среды, из-за чего они используются в особо ответственных комплексах.

Пружинные клапаны

Клапаны пружинного типа применяются в бытовых трубопроводных системах водо-, газоснабжения и отопления. Для прижатия золотника к седлу применяется пружина, регулируемая винтом. Он позволяет настроить предельные значения давления, после достижения которых происходит открытие клапана.

Некоторые модели пружинных клапанов имеют систему принудительного ручного открытия для проверки работоспособности изделия. Но, изделия, предназначенные для работы в опасных условиях среды, не могут оснащаться ручной продувкой.

Эти клапаны применяются в различных условиях среды. Пружины и седла, контактирующие с агрессивными жидкостями и газами, покрываются специальными антикоррозионными составами. Герметичность штока обеспечивается двойным сальниковым уплотнением из фторопласта или резины.

Рычажно-грузовые клапаны

Устройства с подобной конструкцией используют для противодействия силе напору земное притяжение. Вес груза через рычаг переходит к золотнику, уравновешивая его, пока значение давления не опустится до допустимого.

Предохранительный клапан рычажно-грузового типа

Они устанавливаются в определенном положении относительно горизонта (указывается в сопроводительной документации завода-производителя). Не могут применяться на передвижных объектах. Габариты изделия зависят от давления в системе — чем оно выше, тем больше рычаги. Чтобы избежать возникновение вибраций, используются двухседельные предохранительные клапаны небольших габаритов. Для регулировки таких устройств применяются специальные груза на рычаге.

Магнито-пружинные клапаны

Устройства магнитно-пружинного типа обладают обратным действием и приводятся в действие соленоидом. При нормальном давлении в системе электромагнит/мощная пружина прижимает запорный орган к седлу, а при избыточных показателях напора напряжение на катушке автоматически отключается. Это приводит к отжатию золотника и открытию затвора.

Существует исполнение клапана с соленоидом, прижимающим и отжимающим золотник под действием давления с противоположным направлением. При отключении питания оборудование будет работать, как пружинный тип.

Основное преимущество таких устройств — отсутствие необходимости в физическом доступе к системе для задания порогового значения давления. Оно регулируется в параметрах управляющей программы.

Магнитно-пружинные клапаны отличаются надежностью, удобством эксплуатации и возможностью применения в сложных промышленных установках.

Схема и принцип действия предохранительного клапана

Преимущества использования

Предохранительные клапаны применяются для нормализации давления в системе и широко распространены в разных областях промышленности. К их достоинствам можно отнести:

• Длительный срок службы.
• Простота конструкции, подсоединения к трубопроводной системе, эксплуатации.
• Большой выбор рабочих параметров.
• Множество конструктивных вариаций и исполнений для различных рабочих сред, в том числе — агрессивных.
• Использование в разных климатических условиях.
• Возможность установки в горизонтальном или вертикальном положении в зависимости от типа конструкции.

При выборе предохранительного клапана необходимо вычислить предельно допустимые показатели давления. Для этого нужно знать производительность насосного оборудования, объем и рабочую температуру транспортируемой среды, скорость срабатывания. Также выбирается место и метод монтажа на трубопроводе.

Технические требования к предохранительным клапанам

Изделия этого типа изготавливаются в соответствии со следующими нормативными документами:

• ПБ 03-576-03 «Правила безопасности для сосудов и установок давления»
• Американский стандарт для сосудов под давлением «Boiler & Pressure Vessel Code».
• ГОСТ 24570-81 «Национальный стандарт по предохранительным клапанам».

Проектированием и выпуском предохранительных клапанов могут заниматься только компании, имеющие соответствующую аккредитацию. К изготовлению аварийной арматуры предъявляются особые требования, поскольку их неправильная работа может привести к угрозе производственной и общественной безопасности. Все клапаны должны отвечать нормам ГОСТ и ПБ.

Пример чертежа предохранительного клапана

Основные технические требования к клапанам — надежность и безотказность.

• Оперативное срабатывание при пороговом значении давления.
• Плотное закрытие клапана при понижении напора.
• Хорошая пропускная способность системы.
• Высокая герметичность.
• Безотказная работа в течение всего гарантийного срока службы и заданного заводом количества срабатывания.

Все клапаны должны проходить периодическую проверку на работоспособность, герметичность уплотнений. Для этого их демонтируют и осматривают в аккредитованных лабораториях, допускается проведение испытаний на месте эксплуатации.

Клапан регулирующий — фрагмент трубопроводной запорно-регулирующей арматуры, который служит для контроля за расходом и давлением газа или жидкости в трубопроводе. Он активно применяется в быту и других сферах. Существует несколько видов устройств, которые отличаются конструктивными элементами, типом фиксации, разновидностью запора.

Сферы использования и конструктивные особенности

Используются регулировочные клапаны в бытовых или промышленных системах газового и водоснабжения. Устанавливаются они и на магистральных транспортных трубопроводах, по которым проходит нефть и газ. Регулировка потока осуществляется путем изменения диаметра проходного отверстия. При этом пропускная способность системы увеличивается или уменьшается.

Самым простым является проходной клапан. В его составе присутствуют такие детали:

• корпус-тройник, внутри которого расположено проходное отверстие;
• фланцы на патрубках (в этом месте может присутствовать резьба);
• уплотнители, обеспечивающие герметичность приспособления;
• затвор;
• шток (фрагмент, при помощи которого положение затвора меняется).

Стоимость изделия зависит от материала изготовления, типа, размеров и технических характеристик. Цена колеблется в пределах 1000−99000 руб.

Дренажно-предохранительные клапаны.

Предохранительные и дренажные клапаны – устройства для автоматического снижения давления в замкнутых сосудах, когда оно достигает опасного предела. Эти клапаны используются в самых разнообразных технических устройствах от кофеварок, кастрюль-скороварок и бойлерных систем отопления до электростанций, где давление достигает 30 МПа, и силовых гидравлических систем, в которых давление может достигать 70 МПа. Между предохранительными и дренажными клапанами имеется определенное различие. Предохранительный клапан представляет собой специальный тип дренажного клапана с пружиной, который предназначен для мгновенного открытия, чтобы выпустить сразу большое количество пара или газа, а затем снова резко закрыться. Дренажные клапаны используются для связи с атмосферой в системах с жидкостью, а предохранительные – в газовых и паровых системах высокого давления.

Дренажный клапан приоткрывается, когда давление в сосуде достигает установленного (невысокого) значения, и медленно увеличивает выпуск жидкости при возрастании давления. Дренажный клапан обычно используется там, где нежелательно или нет необходимости выпускать большие объемы рабочего тела.

Принцип действия и достоинства

Шток передает усилие, исходящее от привода, на плунжер. Он опускается и меняет сечение пропускного отверстия. Вследствие этого объем проходящей жидкости или газа внутри трубы увеличивается или уменьшается. Скорость движения рабочей среды, а также давление внутри системы меняется.

Ручной запорно-регулирующий клапан может полностью перекрыть пропускное отверстие. В этом случае показатель давления снижается до нуля. Но это возможно лишь в том случае, если контактирующие узлы полностью герметичны.

Регулирующий вентиль применяется на всех без исключения трубопроводах. Он обладает такими преимуществами:

1. Долговечность и надежность. Корпус приспособления может изготавливаться из чугуна, нержавеющей стали или металлических сплавов. Все они обрабатываются специальными веществами, которые предотвращают негативное воздействие агрессивных компонентов.
2. Простота конструкции. Изделие в полной мере выполняет свою функцию, при этом не содержит сложных узлов.
3. Возможность уменьшения расхода теплоносителя.
4. Большое разнообразие видов и конструкций.
5. Приемлемая стоимость.
6. Значительный регулируемый диапазон.

Клапан имеет повышенную герметичность.

Обратный клапан.

Эти клапаны применяются для предотвращения обратного течения жидкости в трубопроводе. Существуют два основных типа обратных клапанов: откидные и подъемные. Первые имеют шарнирную заслонку, которая крепится над седлом. Под действием потока со стороны отверстия заслонка открывается, и жидкость свободно проходит через клапан. Если поток жидкости меняет направление, заслонка опускается и закрывает проходное отверстие, а давление жидкости плотно прижимает ее к седлу. Клапан с подъемной заслонкой работает по тому же принципу, за исключением того, что заслонка перемещается в вертикальном направляющем цилиндре. При изменении направления потока заслонка опускается и плотно прижимается к седлу.

Классификация устройств

Классифицировать регуляторы можно по нескольким параметрам:

Какой тип клапана будет использован, зависит от сферы его применения, необходимых конструктивных особенностей.

Типы затворов

Задвижка — основной фрагмент изделия, при помощи которого и меняется сечение проходного отверстия. Существуют такие типы затворов: седельный, золотниковый, клеточный, мембранный.

Седельный и клеточный

В конструкции такого приспособления находится седло и плунжер. Последний элемент представляет собой поршень цилиндрической формы, длина которого значительно превышает диаметр. Седло — компонент затвора, который локализуется между проходным отверстием и внутренними узлами изделия.

Как только поршень начинает двигаться через седло, изменяется диаметр проходного отверстия. Существуют одно- и двухседельные клапаны. Первый тип арматуры применяется в трубопроводах малого диаметра.

Клеточное изделие имеет седло, в котором присутствуют радиальные отверстия. С их помощью регулируется расход рабочей среды. Внутри клетки находится цилиндр, который передвигается. Он меняет пропускную способность отверстия. Достоинством изделия является то, что оно позволяет снизить кавитацию, вибрацию и шум.

Мембранный и золотниковый

В мембранном клапане тоже есть седло, но для перекрытия отверстия тут используется гибкая мембрана. Она выполняет несколько функций. Первая из них — контроль и регулировка давления жидкости (газообразного вещества). Вторая функция — защита внутренних узлов запорной арматуры от воздействия агрессивных химических компонентов.

Преимуществом приспособления является высокая надежность и герметичность элементов, которые двигаются. Также мембрана производится из материалов, которые устойчивы к коррозии. Чтобы качество работы клапана не ухудшалось со временем, конструкцию придется дополнительно оснастить позиционерами, при помощи которых контролируется положение штока. Эти элементы позволят предупредить точность регулировки.

Последний тип затвора — золотниковый. Регулировка расхода жидкости или газа в этом случае зависит от того, на какой угол поворачивается задвижка. Чаще всего устройства такого типа используются в сфере энергетики. Золотниковый клапан по принципу действия можно отнести к кранам.

Материалы.

Для изготовления клапанов применяются различные материалы: серый литейный или ковкий чугун, бронза, углеродистая или нержавеющая сталь и сплавы на основе никеля, такие, как монель и инконель. Эти материалы различаются по стоимости, диапазону рабочих температур и коррозионной стойкости и перечислены в порядке возрастания стоимости. Серый чугун пригоден для большинства не очень ответственных приложений, особенно в водопроводах. Бронза обладает высокой коррозионной стойкостью и применяется для коррозионно-активных сред. Углеродистая сталь прочна и может использоваться при высоких давлениях. Хромомолибденовая сталь отличается жаропрочностью и применяется при высоких температурах (порядка 600° С), например на теплоцентралях. Нержавеющая сталь и сплавы никеля обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем бронза, и высокой жаропрочностью. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ; МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Клапаны из этих материалов используются при давлениях от менее 0,5 МПа (городские системы водоснабжения) до 70 МПа (гидроприводы). Рабочая температура может изменяться в диапазоне от –255° С (жидкий водород) до 800° С (газовые турбины). Дешевые материалы типа серого чугуна иногда покрывают эпоксидной смолой для защиты от коррозии.

Внутренние части клапана могут быть выполнены из тех же материалов, что и корпус, но используются также пластмассы, резина и упрочняющие покрытия. В качестве уплотняющих материалов, герметизирующих седло, шток и затвор, обычно применяют хлопок, тефлон, резину или графит в зависимости от вида рабочей среды и температуры. Уплотняющие материалы должны обеспечивать хорошую герметизацию и в то же время низкое трение для обеспечения свободного перемещения штока.

Особенности выбора изделия

Для того чтобы клапан работал эффективно, его нужно правильно выбрать и монтировать. Чтобы покупка оказалась правильной, нужно учитывать такие параметры:

1. Диаметр патрубка и пропускного отверстия. Тут учитывается тип среды, с которой будет работать трубопровод, и его величина. Чем больше диаметр пропускного отверстия, тем в большем диапазоне он может работать. Но при выборе больших показателей учитывается давление внутри системы.
2. Тип запирания. Клапан может быть регулирующим или запорно-регулирующим. Во втором случае просвет трубы может перекрываться полностью.
3. Диапазон применения.
4. Материал изготовления. Тут выбор зависит от условий использования приспособления.
5. Тип фиксации на трубе.
6. Способ управления изделием. Для работы автоматических клапанов они должны быть подключены к электросети.
7. Тип механизма регулировки.

Размер корпуса и диаметр патрубков должен совпадать с размером трубопровода.

Регулирующий клапан — обязательный элемент запорной арматуры. Он позволяет снизить расход жидкого теплоносителя или газообразного вещества. В случае поломки трубопровода запорный элемент позволит остановить только определенную часть системы для ремонта.

Регулирующий клапан.

Этот клапан похож на редукционный. Регулирующий клапан имеет специальный привод, обычно пневматический или электрический, подключенный к автоматическому регулятору. Блок управления представляет собой устройство, которое измеряет расход жидкости, температуру или давление и сравнивает их с требуемым уровнем. Блок управления выдает команду, по которой устанавливается нужное положение рабочего органа. Движение рабочего органа в регулирующих клапанах может быть поступательным или вращательным; конструктивно они чаще всего бывают вентильного или дроссельного типа. Регулирующие клапаны широко применяются для регулирования давления или расхода жидкости. Такой клапан редко бывает полностью закрытым или открытым. В регулирующем клапане происходит дросселирование потока, которое сопровождается падением давления. В связи с этим такой клапан должен иметь высокую стойкость к эрозионному воздействию потока жидкости. Падение давления может приводить к возникновению кавитации в жидкости и шума в потоках газа или пара (см.

КАВИТАЦИЯ). Разработаны специальные конструкции регулирующих клапанов с повышенной кавитационной стойкостью и пониженным шумом. Регулирующие клапаны работают в более неблагоприятных условиях, чем большинство клапанов других типов.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )