Защитные устройства на сосудах

Ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газгольдеров и т.д.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.

Взрывозащита систем повышенного давления достигается организационно-техническими мероприятиями; разработкой инструктивных материалов, регламентов, норм и правил ведения технологических процессов; организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала; осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т.п. Кроме того, оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:

· применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес;

· защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительных мембран и клапанов, быстродействующих задвижек, обратных клапанов и т.д.).

Для обеспечения безопасной и безаварийной эксплуатации сосуды и аппараты, работающие под давлением, должны подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа и пуска в эксплуатацию, периодически в процессе эксплуатации, а в необходимых случаях и внеочередному освидетельствованию.

Объемы, методы и периодичность технического освидетельствования оговариваются изготовителем и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по указанию правил ПБ10 – 115 – 96. Так, для сосудов, не подлежащих регистрации в органах Госгортехнадзора России, установлена следующая периодичность:

· гидравлические испытания пробным давлением один раз в восемь лет;

· наружный и внутренний осмотр один раз в два года при работе со средой, вызывающей разрушение и физико-химическое превращение материала (коррозия и т.п.). Давление в испытываемом сосуде контролируется двумя манометрами одного типа, одинаковых пределов измерения, классов точности, цены деления. Время выдержки пробного давления устанавливается разработчиком в зависимости от толщины стенки сосуда. Так, при толщине стенки до 50 мм оно составляет 10 мин, при 50 – 100 мм – 20 мин, свыше 100 мм – 30 мин. Для литых неметаллических и многослойных сосудов независимо от толщины стенки время выдержки составляет 60 мин.

После выдержки под пробным давлением давление снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:

· течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;

· течи в разъемных соединениях;

· видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.

Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах – цистернах (сосудах для сжиженных газов), которые в случае хранения криогенных жидкостей снабжены высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для управления работой и обеспечения безопасных условий эксплуатации сосуды в зависимости от назначения должны быть оснащены:

· запорной или запорно-регулирующей арматурой;

· приборами для измерения давления;

· приборами для измерения температуры;

· предохранительными устройствами;

· указателями уровня жидкости.

Арматура должна иметь следующую маркировку:

· наименование или товарный знак изготовителя;

· условный проход;

· условное давление, МПа (допускается указывать рабочее давление и допустимую температуру);

· направление потока среды;

· марку материала корпуса.

Распространенным средством защиты технологического оборудования от разрушений при взрывах являются предохранительные мембраны (разрывные, ломающиеся, срезные, хлопающие, специальные) и взрывные клапаны.

Эксплуатационные факторы, влияющие на оборудование, работающее под давлением.

К эксплуатационным причинам относятся: нарушение режимов эксплуатации (превышение допустимых значений давлений, температур), в том числе вследствие ошибочных действий персонала или из-за отсутствия контрольных приборов; побочные процессы в устройствах и установках (коррозия, образование накипи); расширение жидкостей в замкнутых объемах вследствие нагрева;

изменение прочностных свойств конструкционных материалов в условиях низких температур; образование смеси «горючее – окислитель».

Взрыв баллонов сжатых и сжиженных газов может произойти при заполнении их рабочим телом, для которого они не предназначены.

Методы борьбы с коррозией

– Изменение коррозионной среды в сторону уменьшения ее агрессивности. Химические методы основаны на избирательном взаимодействии удаляемого газа с дозируемыми реагентами.

– Применение коррозионно-стойких материалов.

– Электрохимическая защита металла от коррозии. Уменьшается скорость коррозии.

– Замедлители коррозии(ингибиторы)

– Изоляция металлических поверхностей путем нанесения соответствующих покрытий

Методы борьбы с накипью

· – Применение в виде рабочего тела смазочно-охлаждающих эмульсий

· – Химическая подготовка воды

· – Магнитные преобразователи воды

· – Очистка воды многоступенчатыми мембранными фильтрами

· – Электрогидроимпульсная очистка сосудов от накипи

· – Ультразвуковые противонакипные устройства

Главная / Автоматика котлов

Назад

Опубликовано: 13.06.2019

Время на чтение: 6 мин

1

3036

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.

• 1 Устройство и принцип действия клапана
• 2 Виды предохранительных клапанов
• 3 Как выбрать надежный клапан
• 4 Место установки предохранительных клапанов
• 5 Настройка предохранительных клапанов
• 6 Акт настройки

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.

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.

Виды защитных механизмов

В промышленности применяются различные конструкции защитных устройств труб, в зависимости от их места установки и проводимой среды. Это могут быть пружинные, рычажные, мембранные, двухпозиционные и другие виды применяемых предохранительных клапанов.

Рассмотрим подробнее их устройство и принцип работы.

Клапан предохранительный пружинный

Самый широко используемый предохранительный клапан, особенно для систем отопления. Основные его преимущества, простота конструкции и возможность легко отрегулировать на рабочее давление в системе. Различают следующие разновидности защитных пружинных механизмов:

• прямого действия – устройство срабатывает при непосредственном воздействии рабочей среды;
• непрямого действия – сброс повышенного напора производится внешним управлением, например, электрическим сигналом;
• двухпозиционные агрегаты – открытие фитинга происходит сразу резко на полный ход, после сброса напора фитинг резко закрывается, что может вызвать автоколебания седла и вибрацию механизма.

Двухпозиционный фитинг

Защитный механизм рычажного типа

Механизм данного фитинга состоит из рычага, соединенного с золотником, который закрывает отверстие выпуска. На рычаг подвешивается груз, и, в зависимости от веса груза и места крепления на рычаге, регулируется настройка механизма.

Груз фиксируется на рычаге от случайного смещения и изменения настройки. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, поэтому применение таких механизмов производится в системах с большим диаметром труб, больше 50 мм.

Защитное устройство рычажного типа

Клапан предохранительный мембранный

Основным элементом такой конструкции является мембрана. Принцип работы состоит в том, что при возникновении аварийного напора в трубах мембрана разрывается и производится сброс рабочей среды. Мембранные устройства просты в изготовлении, герметичны и быстро срабатывают.

Важно! У них есть существенный недостаток, после каждого срабатывания мембрану надо менять на новую. Поэтому всегда рядом с таким устройством ставят и обычный фитинг.

В зависимости от конструкции, такие устройства могут быть с разрывной мембраной и с хлопающей мембраной:

1. Механизмы с разрывной мембраной применяют в системах с жидкими и газообразными рабочими средами. Форма мембраны плоская или куполообразная, при резком изменении давления выше рабочего устройство срабатывает, и мембрана разрушается.
2. Механизмы с хлопающей мембраной используются чаще всего в системах с газообразной рабочей средой. Мембрана изготавливается из каучукообразной ткани и предохраняет трубы как от повышения, так и опасного снижения давления. Для этого сверху и снизу мембраны расположены ножи. При изменении давления мембрана выгибается, и когда, при резком перепаде в системе, касается ножей, то происходит разрез оболочки. При этом в зависимости от величины напора происходит или сброс, или пополнение от дополнительной емкости.

Предохранительное мембранное устройство

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.

Предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия

По виду зависимости хода запирающего элемента от давления на входе в клапан различают предохранительные клапаны пропорционального и двухпозиционного действия.

Предохранительный клапан пропорционального действия имеет пропорциональную характеристику подъема, т. е. подъем запирающего элемента происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Предохранительные клапаны пропорционального действия используются для несжимаемых сред, например, воды.

Срабатывание предохранительного клапана двухпозиционного действия означает, что запирающий элемент преодолеет весь конструктивно ограниченный ход или его большую часть одним скачком, практически без изменения давления рабочей среды. Такие клапаны особенно уместны для сжимаемых сред.

Место установки предохранительных клапанов

При выборе места для установки предохранительных устройств необходимо соблюдать ряд правил:

1. Импульсные клапаны нужно монтировать в закрытых помещениях, при этом учитывать для какого климата они предназначены (умеренного или тропического).
2. Для обслуживания, ремонта, сборки и разборки изделий рекомендуется организовать так место, чтобы эти действия были без вырезки из системы водопровода.
3. Выполнять установку, соблюдая проектные рабочие чертежи.
4. Главный клапан монтируют приваривая к штуцеру только вверх вертикально. Возможно отклонение, но не больше 0,2 мм на 100 мм высоты защитного устройства.
5. При приваривании исключить возможность попадания в его полость брызг, грата, окалины.
6. Швы после варки нуждаются в термообработке, основываясь на требования действующей инструкции по монтажу оборудования системы водопровода.
7. На трубах, которые подходят к клапану и трубопроводах сброса напора, запрещено устанавливать запорные устройства и фильтры.
8. Рычаг клапана устанавливается горизонтально.
9. Для того, чтобы контролировать напор, перед фитингом нужно поставить манометр.
10. 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:

1. Настройка давления, которое устанавливается немного выше предельного рабочего давления.
2. 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.
3. 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.

Требования безопасности к предохранительным клапанам

Требования безопасности к предохранительным клапанам, устанавливаемым на сосудах, работающих под давлением свыше 0,07 МПа

1. Общие требования

1.1. Пропускную способность предохранительных клапанов и их число следует выбирать так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее избыточное рабочее давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) при избыточном рабочем давлении в сосуде до 0,3 МПа (3 кгс/см2) включительно, на 15 % — при избыточном рабочем давлении в сосуде до 6,0 МПа (60 кгс/см2) включительно и на 10 % — при избыточном рабочем давлении в сосуде свыше 6,0 МПа (60 кгс/см2). 1.2. Давление настройки предохранительных клапанов должно быть равно рабочему давлению в сосуде или превышать его, но не более чем на 25 %. 1.3.Увеличение превышения давлений над рабочими по пп. 1.1 и 1.2 должно учитываться при расчете на прочность по ГОСТ 14249-80. 1.4. Конструкцию и материал элементов предохранительных клапанов и их вспомогательных устройств следует выбирать в зависимости от свойств и рабочих параметров среды. 1.5. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны соответствовать «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденным Госгортехнадзором СССР. 1.6. Все предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть защищены от произвольного изменения их регулировки.

1.7. Предохранительные клапаны следует размещать в местах, доступных для осмотра. 1.8. На стационарно установленных сосудах, у которых по условиям эксплуатации возникает необходимость отключения предохранительного клапана, необходимо устанавливать трехходовой переключающий вентиль или другие переключающие устройства между предохранительным клапаном и сосудом при условии, что при любом положении запорного элемента переключающего устройства с сосудом будут соединены оба или один из предохранительных клапанов. В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть рассчитан так, чтобы в сосуде не создавалось давление, превышающее рабочее на значение, указанное в п. 1.1.

2. Требования к предохранительным клапанам прямого действия

2.1. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны необходимо устанавливать на стационарных сосудах. 2.2. Конструкцией грузового и пружинного клапана должно быть предусмотрено устройство для проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы сосуда. Возможность принудительного открывания должна быть обеспечена при давлении, равном 80 % Рн открывания. Допускается устанавливать предохранительные клапаны без приспособлений для принудительного открывания, если оно недопустимо по свойствам среды (ядовитая, взрывоопасная и т. д.) или по условиям технологического процесса. В этом случае проверку предохранительных клапанов следует проводить периодически в сроки, установ¬ленные технологическим регламентом, но не реже одного раза в 6 месяцев при условии исключения возможности примерзания, прикипания, полимеризации или забивания клапана рабочей средой. 2.3. Пружины предохранительных клапанов должны быть защищены от недопустимого нагрева (охлаждения) и непосредственного воздействия рабочей среды, если она оказывает вредное воздействие на материал пружины. При полном открывании клапана должна быть исключена возможность взаимного соприкасания витков пружины. 2.4. Массу груза и длину рычага рычаж-но-грузового предохранительного клапана следует выбирать так, чтобы груз находился на конце рычага. Отношение плеч рычага не должно превышать 10:1. При применении груза с подвеской его соединение должно быть неразъемным. Масса груза не должна превышать 60 кг и должна быть указана (выбита или отлита) на поверхности груза.

3. Требования к предохранительным клапанам, управляемым с помощью вспомогательных устройств

3.1. Предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства должны быть сконструированы так, чтобы при отказе любого управляющего или регулирующего органа или при прекращении подачи энергии была сохранена функция защиты сосуда от превышения давления путем дублирования или иных мер. Конструкция клапанов должна удовлетворять требованиям пп. 2.3 и 2.5. 3.2. Конструкцией предохранительного клапана- должна быть предусмотрена возможность управления им вручную или дистанционно.

3.3. Предохранительные клапаны, приводимые в действие с помощью электроэнергии, должны быть снабжены двумя независимыми друготдруга источниками питания. В электрических схемах, где отключение вспомогательной энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания. 3.4. Конструкция предохранительного клапана должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании. 3.5. Если органом управления является импульсный клапан, то диаметр условного прохода этого клапана должен быть не менее 15 мм. Внутренний диаметр импульсных линий (подводящих и отводящих) должен быть не менее 20 мм и не менее диаметра выходного штуцера импульсного клапана. Импульсные линии и линии управления должны обеспечивать надежный отвод конденсата. Устанавливать запорные органы на этих линиях запрещается. Допускается устанавливать переключающее устройство, если при любом положении этого устройства импульсная линия будет оставаться открытой.

3.6.Рабочая среда, применяемая для управления предохранительными клапанами, не должна подвергаться замерзанию, коксованию, полимеризации и оказывать коррозионного воздействия на металл. 3.7. Конструкция клапана должна обеспе¬чивать его закрывание при давлении не менее 95 % Рн.

4. Требования к подводящим и отводящим трубопроводам предохранительных клапанов

4.1. Предохранительные клапаны должны устанавливаться на патрубках или присоединительных трубопроводах. При установке на одном патрубке (трубопроводе) нескольких предохранительных клапанов площадь по¬перечного сечения патрубка (трубопровода) должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на нем. При определении сечения присоединительных трубопроводов длиной более 1000 мм необходимо также учитывать значение их сопротивления. 4.2. В трубопроводах предохранительных клапанов должна быть обеспечена необходимая компенсация температурных удлинений. Крепление корпуса и трубопроводов предохранительных клапанов должно быть рассчитано с учетом статических нагрузок и динамических усилий, возникающих при срабатывании предохранительного клапана. 4.3. Подводящие трубопроводы должны быть выполнены с уклоном по всей длине в сторону сосуда. В подводящих трубопроводах следует исключать резкие изменения температуры стенки (тепловые удары) при срабатывании предохранительного клапана. 4.4. Внутренний диаметр подводящего трубопровода следует рассчитывать исходя из ма