Предохранительные клапаны. Назначение, места установок, порядок проверки. Требования Правил к предохранительным клапанам

Предохранительные клапаны. Назначение, места установок, порядок проверки. Требования Правил к предохранительным клапанам

Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления. Они делятся на грузовые, пружинные и импульсные.

Рычажный клапан (см.рис.7) имеет рычаг с грузом, под действием которого он закрывается. При нормальном давлении в котле этот груз прижимает клапанную тарелку к седлу, то есть давление пара и груза на клапан уравновешенные. При повышении давления клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности не допускается. Они выпускаются одногрузовыми с Ду = 25,32,40,80,100 мм и двухгрузовыми с Ду = 80,100,125,150,200 мм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.

Рис. 7. Рычажно-грузовые предо-хранительные клапана:

2 — крышка корпуса

4 — седло клапана

9 — ограничительная скоба

10 — стопорные болты

В пружинных клапанах (см.рис.8б) давление в аппаратах уравновешивается силой сжатия пружины. Эти клапаны используются на ресиверах, передвижных котлах, а в последнее время их начали использовать для установки на котлах типа Е и ДЕ. Они выпускаются с ДУ = 25,40,50,80,100 мм.

Рис.8. Предохранительные клапаны:

а — грузовой:

2 — рычаг с грузом

6 — седло клапана

б — пружинный клапан:

5 — направляющая втулка

7 — регулировочный винт.

Импульсные клапаны устанавливаются на паровых котлах с рабочим давлением более 39 кгс/см 2 (3,9 мПа).

На каждом паровом и водогрейном котле и экономайзере, который отключается по рабочей среде и пароперегревателе должно быть установлено не менее двух клапанов. Один из них – контрольный – должен быть в металлическом кожухе, закрыт на замок или опломбирован и иметь устройство его подрыва, а второй – рабочий.

Предохранительные клапаны паровых котлов регулируют на начало открывания при давлении, которое не превышает следующих величин:

На водогрейных котлах они должны быть отрегулированы на начало открывания при давлении не больше 1,08 Р_раб давления в котлах.

Обратные клапаны оборудования пропускают среду только в одном направлении и служат для защиты оснащения от повреждений вследствие обратного потока среды. Они выпускаются двух видов: подъемные (см.рис.9а) и поворотные (см.рис.9б). По виду материала корпуса они выпускаются: чугунные, стальные и бронзовые. По способу соединения с трубопроводом они бывают муфтовые и фланцевые.

Обратный подъемный клапан состоит из корпуса, в круглое проходное отверстие которого впрессовано седло, закрывающее клапанной тарелкой. Для плотного закрывания клапанная тарелка притирается к седлу. Корпус закрывается крышкой, куда заходит направляющий шток тарелки. При движении воды в обратном направлении клапанная тарелка опускается и обратное движение воды прекращается.

Рис. 9. Обратные клапаны:

Обратный поворотный клапан (см.рис.10) состоит из корпуса с шарнирно закрепленной заслонкой, которая под давлением движущейся среды поднимается и клапан открывается. При отключении насоса или аварийном снижении давления после клапана, клапан закрывается и обратное движение воды прекращается.

Рис. 10. Поворотный обратный клапан:

4 — седло клапана

Подъемные обратные клапаны устанавливаются только на горизонтальных, а поворотные – на горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

Обратные клапаны необходимо устанавливать на отключающем устройстве по ходу движения воды. Обратные клапаны с муфтовым соединением изготовляются на небольшие условные проходы Ду = 15,20,25,32,40,50,80 мм, а с фланцевым – Ду = 20-200 мм.

Краны с условным проходом до 50 мм изготовляются с крышкой на резьбе, а больше 50 мм с крышкой на шпильках.

Легкоплавкие пробки (см.рис.11) предназначены для предотвращения повреждений котлов ДКВР при спуске воды. Они имеют коническую форму с внешней резьбой и вкручиваются в нижнюю часть верхнего барабана со стороны топки (2 шт.).

Рис. 11. Контрольная легкоплавкая пробка:

Отверстие пробки заливается легкоплавким сплавом (90% свинца и 10% олова), температура плавления которого 280-310 о С.

При нормальном уровне воды в паровом котле легкоплавкий сплав охлаждается водой и не плавится. При спуске воды пробки не охлаждаются, а вместе с тем со стороны топки они продолжают нагреваться продуктами сгорания топлива и легкоплавкий сплав расплавляется. Через образованное отверстие пароводяная смесь под давлением с шумом выходит в топку, что служит сигналом для аварийной остановки котла.

Для надежной работы пробки необходимо заменять или перезаливать не реже 1 раза в квартал. при замене наносится клеймо с указанием даты.

Требования Правил (ПБ-10-574-03):

— на каждом котле должно быть установлено не менее двух предохранительных клапанов

— суммарная пропускная способность предохранительных устройств, устанавливаемых на паровом котле, должна быть не менее номинальной паропроизводительности котла

— применение рычажно-грузовых предохранительных клапанов не допускается

— допускается применение только предохранительных клапанов полностью закрытого типа

— условный проход предохранительного клапана должен быть не менее 25 и не более 150 мм.

— предохранительные клапаны должны защищать котлы, пароперегреватели и экономайзеры от превышения в них давления более чем на 10% расчетного (разрешенного).

— конструкция пружинных клапанов должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины. Пружины клапанов должны быть защищены от прямого воздействия выходящей струи пара.

Клапан

Клапан — запорно-регулирующая трубопроводная арматура, механическое устройство для пропускания, перекрытия или регулирования потока жидкости, пара или газа в трубопроводах. По существу, такое устройство представляет собой временное препятствие в трубе 1) (или газосодержащей конструкции, как в случае с автомобильной шиной).
Подробнее см. ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.

Назначение

Клапаны имеют большое число разновидностей. В зависимости от назначения они подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, перепускные, отсечные, обратные и др.

Конструкция клапанов и их принцип действия

Обратный клапан

Запорный орган в обратных клапанах открывается прямым потоком среды, а закрывается обратным потоком. 8)
Наиболее популярные виды обратных клапанов — это подъемные и поворотные обратные клапаны.

Подъемный обратный клапан по своей конструкции напоминает вентиль без маховика и с укороченным штоком, не выходящим за пределы корпуса клапана. В подъемном клапане в качестве запорного органа выступает затвор, который перекрывает поток теплоносителя за счет посадки на седло. При движении потока под затвор, он открывается, тем самым пропуская поток. При движении же в обратном направлении поток прижимает затвор к седлу, не давая ему открыться и пропустить теплоноситель. 9)
На рисунке: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — запорный орган; 4 — седло; 5 — шток; 6 — уплотнение; 7 — пружина

В поворотном обратном клапане запорным элементом служит диск, закреплённый на оси, находящейся вне проходного сечения. Конструкция поворотного обратного клапана наиболее популярна особенно для диаметров трубопровода более 50 мм. 10)

Запорный клапан

Запорные клапаны предназначены для полного перекрытия потока среды и снабжены запорным органом. Запорные клапаны всегда односедельные. 11)
Запорный клапан может быть выполнен с резьбовым шпинделем (передающим крутящий момент от привода), и с гладким штоком (передающим поступательное усилие от привода). Клапаны первого типа управляются вручную или электроприводом, а клапаны с гладким штоком — гидро-, пневмо- или электромагнитным приводом, а также механическим приводом от других устройств. 12)

Шпиндель передаёт крутящий момент от маховика или механического привода через неподвижную ходовую гайку золотнику (затвору), преобразуя его в поступательное движение золотника. В крайнем нижнем положении золотник садится в седло и поток среды перекрывается.

Предохранительный клапан

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. В 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.
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. 13)

Перепускной клапан

Конструктивно перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга. Перепускной клапан поддерживает давление в системе путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы. 14)

Регулирующий клапан

Регулирующий клапан состоит из регулирующего органа (собственно клапана), который изменяет сечение потока, и исполнительного механизма — пневматического привода, который получает командную информацию от автоматического регулятора или прибора с дистанционным управлением и передаёт её регулирующему органу.
По конструктивным признакам они отличаются большим разнообразием: одно- и двухседельные, диафрагмовые, проходные, угловые, трёхходовые и т.п. Наиболее распространены двухседельные регулирующие клапаны с мембранно-пружинным исполнительным механизмом (см. Видео). 15)

Смесительный клапан

Смесительные клапаны относят к регулирующей арматуре. Они бывают двухходовыми и трехходовыми. Рассмотрим принцип работы трехходового термостатического смесительного клапана для системы «теплый пол».
В его конструкции главным элементом регулирования величины объема потоков служит специальная заслонка. В зависимости от ее положения изменяется пропорция смешивания. Для регулировки положения заслонки необходим специальный термостат с сервомеханизмом плавного хода. 16)

Отсечной клапан

Главным достоинством отсечных клапанов является быстродействие, мгновенное срабатывание пружины при закрытии клапана. Пружина взводится пневмо- или электроприводом. Отсечные клапаны бывают с мембранным и поршневым пневмоприводом. 17)
Такие клапаны действуют не непосредственно от среды, а с использованием внешних источников энергии по команде от специальных датчиков, а также могут быть дистанционно открыты и закрыты персоналом.

Электромагнитный клапан

Устройство электромагнитного клапана подобно устройству обычного запорного клапана, однако открытие либо закрытие электромагнитного клапана осуществляется без механических усилий — посредством электромагнитной катушки (соленоида) путем подачи на неё электрического напряжения.
На электромагнитную катушку клапана подается электрическое напряжение, после чего магнитный сердечник втягивается в соленоид, что приводит к открытию либо закрытию клапана. Сердечник помещен внутри закрытой трубки катушки соленоида — это необходимо для герметичности электромагнитного клапана. 18)

Применение

Регулирующий клапан устанавливается на трубопроводе, подводящем теплоноситель к отопительному прибору. Клапан меняет количество теплоносителя, проходящего через прибор отопления, под воздействием установленного в нем привода.

Смесительный клапан применяется в различных системах отопления, системах горячего водоснабжения (для защиты от ожогов).

Техническое обслуживание

Дополнительная информация о запорно-регулирующей арматуре

Шаровой кран
1 — корпус крана
2 — сёдла в виде уплотнительных колец
3 — затвор в виде шаровой пробки
4 — рукоятка для ручного управления
5 — шпиндель крана, передающий усилие от рукоятки затвору\ 21)

Задвижка 22) 23) (Gate valve) — запорный орган перемещается перпендикулярно потоку.

Поворотная заслонка 24) (Butterfly valve) — имеет запирающий или регулирующий элемент в форме диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.

Классификация предохранительных клапанов

В простейшем виде предохранительный клапан может быть представлен в виде штуцера, выходное отверстие которого закрыто плоской пластиной, масса которой противодействует силе давления среды, предотвращая ее выход наружу. Однако такой клапан имеет существенные недостатки, которые удается устранить в современных конструкциях предохранительных клапанов. Существующие конструкции предохранительных клапанов можно классифицировать по нескольким признакам.

По виду нагрузки на золотник.

1) Предохранительные клапаны грузового типа с непосредственной нагрузкой на золотник (рисунок 2зк, а). Они очень просты по конструкции. Однако их применяют только для низких давлений с небольшим сечением сопла из-за невозможности приложения к золотнику груза большой массы. Кроме того, эти клапаны склонны к вибрациям и очень восприимчивы к посторонним влияниям, вследствие чего не могут быть применены для подвижных систем.

а — грузовой; б — рычажный

Рисунок 2зк — Предохранительные клапаны.

2) Предохранительные клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника (см. рисунок 2зк, б). К ним относятся рычажные предохранительные клапаны. Основное преимущество их — нагрузка на золотник при его подъеме остается постоянной (это относится и к предыдущим клапанам). Кроме того, настройка рычажного предохранительного клапана на давление, при котором он должен открываться (установочное давление), довольно точна и осуществляется перемещением груза на рычаге.

Однако рычажные предохранительные клапаны имеют и существенные недостатки, которые значительно ограничивают область их возможного применения. Применение таких клапанов недопустимо на подвижных установках, а также на установках, способствующих возникновению вибрации. Эти кла­паны нельзя применять на установках, где давление резко пульсирует, так как наличие длинного рычага с грузом способствует усилению пульсации.

Кроме того, недостатками являются их большие габаритные размеры несоответствие между размерами клапанов и значительными габаритам груза и рычажного механизма. По Правилам Госгортехнадзора нагрузку клапан не ограничивают, но если усилие на золотник превышает 700 кгс, обходимо специальное приспособление, обеспечивающее подъем груза усилием одного человека. Рычажные предохранительне клапаны в основном применяют на стационарных паровых котлах теплосиловых установок.

3) Пружинные предохранительные клапаны. В пружинных предохранительных клапанах давлению среды на золотник противодействует сила пружины. Клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины. Пружинные предохранительные клапаны можно применять на всех, без исключения, аппаратах и установках, где необходимо ограничение давления (по Правилам Госгортехнадзора). Предохранительные клапаны устанавливают как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, хотя необходимо стремиться к установке их вертикально.

Существенное преимущество пружинных предохранительных клапанов — относительно малые габаритные размеры при больших проходных сечениях. Это достигается применением сильных пружин.

Недостатки пружинных предохранительных клапанов: с увеличением высоты подъема золотника соответственно возрастает усилие пружины вследствие ее сжатия; трудность изготовления пружин, надежно работающих при высоких температурах и в агрессивных средах.

По высоте подъема золотника.

Высота подъема золотника — одна из основных характеристик предохранительных клапанов, так как она определяет его пропускную способность.

Стандартом каждой страны установлены схемы расчета пропускной способности предохранительных клапанов. В основу этих расчетов положены теоретические формулы адиабатического истечения потока через некапиллярное сопло. Поэтому пропускную способность определяют в зависимости от давления на входе в клапан, площади прохода клапана и состояния сбрасываемой среды. Следовательно, пропускная способность предохранительного клапана, применяющегося для одной и той же среды и при одном и том же давлении, пропорциональна площади прохода. Площадь прохода для предохранительного клапана при небольшом подъеме золотника выражается функцией от диаметра сопла и высоты подъема золотника h. При этом площадь прохода среды будет равна площади кольца.

Пропускная способность предохранительного клапана находится в прямой зависимости от высоты подъема золотника. Поэтому на практике часто употребляют выражение »подъемность клапана», которое определяется отношением величины высоты полного подъема золотника к диаметру сопла.

1) Низкоподъемные предохранительные клапаны, у которых отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/20…1/40, т. е. сечение щели, через которую проходит среда, будет значительно меньше сечения сопла. К ним относятся простейшие предохранительные клапаны, которые применяют главным образом для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность.

2) Среднеподъемные предохранительные клапана, имеющие отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла 1/6…1/10. Такие клапаны применяют редко, так как они, несмотря на усложненную конструкцию, имеют низкую производительность.

3) Полноподъемные предохранительные клапаны, отличающиеся высокой производительностью, так как сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1/4 диаметра сопла.

Очень важно, чтобы »подъемность» предохранительных клапанов учитывалась при расчетах, так как многие считают, что любой предохранительный клапан при открывании обеспечивает свободный выход среды по всей площади сечения сопла. Это может привести к грубейшим ошибкам, так как предохранительные клапаны разной »подъемности» с одинаковым диаметром сопла имеют разную производительность.

По связи с окружающей атмосферой.

1. Предохранительные клапаны открытого типа, которые при открывании сбрасывают среду непосредственно в атмосферу. Их применяют на нетоксичных средах. Такие клапаны просты и надежны в работе, так как практически даже при их работе отсутствует противодавление, отрицательно влияющее как на начало срабатывания, так и на производительность клапанов.

2) Предохранительные клапаны закрытого типа, пропускающие среду при открывании в трубопровод и герметичные по отношению к окружающей атмосфере.

По влиянию противодавления.

Соединение линий сброса предохранительных клапанов в общий коллектор и привело к тому, что при срабатывании одного из клапанов на остальные действует противодавление, которое необходимо учитывать при их работе.

1) Предохранительные клапаны неуравновешенного типа не имеют устройств, устраняющих действие противодавления. В этих клапанах — повышенное установочное давление. В то же время, если постоянное противодавление можно учесть и точно подсчитать разницу между давлениями срабатывания предохранительного клапана без противодавления и с ним, то при переменном противодавлении этого сделать нельзя.

2) Предохранительные клапаны уравновешенноготипа, в которых противодавление практически не влияет на работу клапана. Конструктивно это достигается применением поршня того же диаметра, что и сопло клапана (рисунок Ззк, а) или сильфона, внутренний диаметр которого равен диаметру сопла (рисунок Ззк, б).

Вторая конструкция клапана более надежна, ее чаще применяют, особенно в связи с тем, что сильфон предохраняет пружину и другие детали клапана от воздействия среды, что играет большую роль при работе клапана с агрессивными средами.

По способу открывания клапана.

1) Предохранительные клапаны прямого действия, у которых давление среды воздействует непосредственно на золотник, поднимая его при установочном давлении. Этот принцип действия надежнее, но он совершенно неприемлем для предохранительных клапанов больших диаметров на высокое давление.

2) Предохранительные клапаны со вспомогательным устройством, срабатывающие только после срабатывания вспомогательного устройства (импульсного клапана).

а — балансировка при помощи поршня: 1 — сопло, 2 — золотник; 3 — шток;

4 — поршень; 5 — шайба опорная, 6 — пружина, 7 — винт регулировочный;

б — балансировка при помощи сильфона: 1 — сопло, 2 — золотник,

3 — сильфои, 4 — перегородка с направляющей втулкой, 5 — шайба опорная, 6 — пружина, 7 — шток, 8 — винт регулировочный.

Рисунок Ззк — Уравновешенный пружинный

В одной из конструкций такого клапана (рисунок 4зк) сила пружины рассчитана на величину большую, чем сила давления среды.

І — сброс в линию атмосферного давления; ІІ — сброс в линию низкого давления; 1 — игольчатый вентиль; 2 — импульсный клапан; 3 — соединительная труба; 4 — предохранительный клапан.

Рисунок 4зк — Предохранительный клапан со

Таким образом, в закрытом состоянии золотник плотно прилегает к соплу, обеспечивая надеж­ную герметичность. При установочном давлении срабатывает импульсный клапан и сбрасываемая среда подается под поршень предохранительного клапана. Сила, создаваемая поршнем, и сила давления под золотником преодолевают силу пружины, предохранительный клапан открывается. Полной пропускной способности у такого клапана достигают при незначительном превышении установочного давления.

Такой предохранительный клапан может иметь и другую конструкцию, когда давление среды действует на золотник сверху, создавая тем самым надежное герметичное уплотнение. Площадь поршня в данном случае больше площади золотника, поэтому сброшенная импульсная клапаном среда, попадая под поршень, откроет предохранительный клапан.

Основное преимущество предохранительных клапанов со вспомогательным устройством — возможность получения высокой пропускной способности за счет увеличения диаметра сопла. При этом необходимо учитывать, что надежность такого клапана зависит от работоспособности двух клапанов — основного и вспомогательного, что, конечно, является его недостатком.

По числу сопел.

1) Одинарные предохранительные клапаны имеют одно сопло и золотник. Как правило, в промышленности используют именно такие клапаны.

2) Двойные предохранительные клапаны — в одном корпусе расположены два сопла и два золотника. Такая конструкция создана в связи с укрупнением установок, требующих увеличения производительности предохранительных клапанов. При этом создать высокопроизводительные клапаны за счет увеличения диаметра сопла трудно из-за того, что следует учитывать большие нагрузки на золотник. Как отмечалось выше, сила, которую можно приложить на золотник, у грузовых клапанов ограничена, поэтому клапаны с большим диаметром сопла могут быть только пружинными. Пружина такого клапана должна создать силу примерно 2000—3000 кгс, иметь достаточный запас прогиба в рабочем состоянии, необходимый для полного подъема золотника, в то же самое время быть »мягкой». Все это ограничивает возможности создания предохранительных клапанов с диаметром сопла больше 100 мм.

3) Тройные предварительные клапаны — в одном корпусе находятся три сопла и три золотника. Существует мнение, что при использовании тройного клапана на средах высокой температуры происходит неравномерное тепловое расширение корпуса, что отрицательно сказывается на его нормальной работе.

Статьи по ремонту

Гидроклапаны – это специальные устройства, применяемые для регулирования направления и величины давления жидкости, уменьшения нагрузки на насос.

Достигается это путем изменения положения запорно-регулирующего механизма. Клапан способен полностью закрывать либо открывать сечение, меняя траекторию потока.

Если происходит частичное перекрытие, то траектория потока остается прежней, однако меняется давление и количество проходящей жидкости.

Разновидности гидравлических клапанов

По своему функциональному предназначению клапаны делятся на регулирующие и направляющие. Среди направляющих выделяют:

Жидкость по нему протекает по одной траектории. Устройство дает минимальный уровень сопротивляемости потоку жидкости в необходимом русле и герметичность по выходной траектории.

Существует частная разновидность такого вида клапана под названием гидрозамок. Жидкость протекает по нему по одной траектории, если отсутствует направленное воздействие, и по обеим траекториям, если оно есть. Существуют также и двухсторонние гидрозамки.

Данное устройство срабатывает при достижении заданного давления в конкретном месте потока.

Реле выдержки времени.

Это гидроклапан, в ходе действия которого поток жидкости запускается или останавливается через конкретный отрезок времени.

Такие устройства призваны обеспечить заданную временную выдержку между несколькими повторами активной работы механизмов аппарата.

Среди регулирующих клапанов выделяют:

Он не позволяет достигнуть критического давления в гидропроводе. Подобные запчасти используются в большинстве объемных гидропроводов, их устанавливают близко к насосу либо в отдельных местах гидравлической системы, которые потенциально подвержены высокому давлению.

Клапан функционирует в периодическом режиме. Главный нюанс, на который стоит обращать внимание при покупке предохранительного клапана – надежность, чтобы он смог сработать в нужный момент.

Поскольку возникает необходимость исключения случайного замыкания запорно-регулирующей конструкции, такие гидравлические клапаны оснащены шариковым или конусным запорно-регулирующим механизмом.

Основное предназначение – сохранение необходимого напора на входе в клапан. Это достигается благодаря систематическому частичному сливу потока жидкости. Таким образом, данные устройства функционируют бесперебойно.

Клапан сохраняет необходимый уровень напора в реверсивном течении жидкости. Он все время полностью открыт, т.е. при отключенной гидросистеме запорно-регулирующий аппарат открывается пружиной.

Клапан разности давлений.

Сохраняет необходимую разницу исходящего и входящего напора.

Клапан соотношения давлений.

Сохраняет требуемую пропорцию между входящим и исходящим напором.

Данный тип клапана устанавливает конкретные рамки на величину напора во входящем потоке жидкости. Предохранительный и переливной являются частными разновидностями напорных клапанов.

Еще один распространенный критерий классификации – механизм срабатывания запорно-регулирующего аппарата. Исходя из данного критерия, существуют клапаны:

В ходе действия управляемого потока жидкости на запорно-регулирующий механизм меняется ширина проходного сечения. В итоге клапан включается в работу посредством оказываемого жидкостью напора.

В основе механизма лежат два клапана – главный и дополнительный. При этом, когда рабочая жидкость воздействует на запорно-регулирующий механизм дополнительного клапана, меняется ширина открытия проходного сечения главного.

То есть, клапан срабатывает благодаря оказываемому жидкостью напору на промежуточный элемент.

Назначение и сфера применения гидроклапанов

Гидравлические клапаны используются для разнообразных целей в зависимости от их функционального предназначения – предохранительные, переливные, последовательные, напорные и т.д.

Гидролинии соединяются посредством установки пробок в конкретные клапаны, что и обеспечивает его работу по необходимой схеме.

В таблице ниже приведены основные способы использования некоторых видов клапанов.

Гидросистемы и стационарные установки. Контролирует уровень давления и поддерживает его в заданном интервале, защищает систему от чрезмерных нагрузок.

Гидросистемы гидропроводов оборудования и стационарные установки. Является автоматическим пневмо – или гидродросселем. Сохранят напор в обозначенном интервале на выходе, регулирует пониженное давление.

Трубопроводы, насосы, емкости, где может возникнуть высокое внутреннее давление. Защищает от утечки жидкости из трубопровода при поломке.

Как устроены гидроклапаны и механизм их действия

Гидроклапан состоит из таких элементов как:

золотник (размещен в корпусе);

пружина (она поджимает золотник с торца);

винт (регулирует сопротивляемость пружины);

Если золотник имеет нижнее положение в нормальном состоянии, то полости разъединены. Это достигается за счет того, что напор жидкости на торец золотника в одной полости не превосходит сопротивление контролируемой пружины и напор жидкости на верхний торец золотника в другой.

Если же напор превышен, золотник смещается наверх, после чего подвод соединяется с отводом.

Данная схема функционирования гидроклапана носит обобщенный характер. В соответствии с выбранным методом соединения каналов регулировки с главными линиями (или их независимого использования), можно применять 4 разных метода подсоединения устройства, которые имеют разное функциональное предназначение.

Клапаны, предназначенные для установки в системах с большим напором жидкости, устроены немного по-другому. Они оснащены корпусом с поршневым механизмом, коническим главным и вспомогательным вентилями, служащими для координации спиралевидного механизма, шарика и винта.

Гидроклапан (гидравлический клапан) — это гидроаппарат, предназначенный для регулировки параметров потока жидкости за счет изменения положения запорно-регулирующего элемента под воздействием потока жидкости.

Различают гидроклапаны регулирующие, которые осуществляют регулирование давления рабочей жидкости и гидроклапаны направляющие, которые пропускают или останавливают поток рабочей жидкости при достижении параметрами потока заданных настройками клапана значений.

Гидроклапаны так же различаются по принципу срабатывания запорно-регулирующего элемента:

• прямого действия, срабатывающие непосредственно под воздействием рабочей жидкости.
• непрямого действия, срабатывающие посредством промежуточного регулирующего элемента.

У клапанов прямого и непрямого действия время срабатывания несколько отличается — у клапана непрямого действия время срабатывания больше, чем у клапана прямого действия.

Предохранительный сбросной клапан: принцип работы, сферы применения и монтаж

Предохранительный спускной клапан – это один из видов трубопроводной арматуры, который предназначен для защиты труб от повышенного давления, независимо от причин его образования. Как правильно подобрать элемент трубопроводной арматуры? На какие аспекты требуется обратить особое внимание при выборе? Как произвести монтаж предохранительного клапана своими руками? Читайте далее.

Арматура для защиты трубопровода от избыточного давления

Конструкция и принцип действия клапана

Предохранительный сбросной клапан (ПСК) состоит из следующих элементов:

• корпуса устройства, который изготавливается из латуни, бронзы или иных материалов, инертных к коррозии и проходящей среде;
• мембраны, которая под избыточным давлением воздействует на пружину, открывая проход;
• крышки корпуса, штока и иных дополнительных элементов, обеспечивающих корректность работы основного механизма;
• двух отводов, один из которых предназначается для соединения с основной веткой трубопроводной магистрали, а второй – с аварийной веткой, в которую при необходимости будет сброшена рабочая среда.

Основные рабочие элементы предохранительного клапана

Принцип работы предохранительного клапана и устройство арматуры представлены на видео.

Как подобрать предохранительный клапан

При выборе ПСК следует учитывать:

• конструктивные особенности клапанов;
• пропускную способность;
• размеры и технические характеристики трубопроводной арматуры.

Основные конструкции ПСК и их преимущества

В зависимости от конструктивных особенностей все предохранительные клапаны подразделяются на два вида:

1. пружинные механизмы. Устройство клапанов данного вида наиболее простое, что способствует увеличению срока службы арматуры. В основе клапан располагается пружина, которая и срабатывает при повышении давления в системе отопления (газо- или водоснабжения). Пружинный клапан должен быть дополнен специализированным устройством для принудительного срабатывания, что позволяет исключить возможность «залипания» запорного узла арматуры;

Предохранительный клапан с рабочим механизмом в виде пружины

1. мембранные механизмы. В отличие от предыдущего вида арматура данного вида дополнительно оснащается мембраной, которая является чувствительной деталью. Мембрана подает сигнал о наличии повышенного давления на пружину и только после этого происходит открытие арматуры.

ПСК с дополнительным чувствительным элементом

Виды клапанов по пропускной способности

По пропускной способности клапаны подразделяются:

• на малоподъемные механизмы. Пропускная способность увеличивается пропорционально увеличению давления в системе. Как правило, это происходит медленно в течение определенного промежутка времени. Опускание запорного элемента после аварийного срабатывания также производится медленно, что снижает герметичность системы. По этой причине не рекомендуется устанавливать малоподъеменые клапана на газовый трубопровод;
• на полноподъемные механизмы. В отличие от предыдущего вида срабатывание арматуры происходит резко, непосредственно при достижении критического уровня давления. Так же резко клапан и закрывается после нормализации учетного показателя.

Размеры и характеристики арматуры

При определении основных параметров предохранительного клапана требуется учитывать:

• диаметр (условный проход арматуры) и габаритные размеры;
• тип присоединения устройства (фланцевое или муфтовое);
• класс герметичности (ГОСТ 9544-2005);
• возможность настройки и ее диапазон (настройка является одним из важнейших параметров выбора и зависит от технических данных трубопровода);
• параметры контролируемого давления.

Основными видами ПСК являются устройства с диаметром 25 мм и 50 мм. Технические характеристики арматуры приведены в таблице.

Технические характеристики ПСК 25 и ПСК 50

После выбора клапанов проводится проверка срабатывания устройства и только после этого можно приобретать и устанавливать арматуру.

Монтаж предохранительных клапанов

Установка ПСК производится:

• резьбовым способом, если была приобретена муфтовая арматура;

Арматура для монтажа резьбовым способом

• на фланцы (фланцевая арматура).

Арматура для крепления фланцами

При проведении монтажных работ требуется соблюдать следующие правила:

1. вблизи ПСК рекомендуется установить манометр для контроля давления;
2. арматура устанавливается колпаком вверх. При этом отводящие патрубки жидкости должны располагаться вертикально вниз (в систему канализации), а патрубки паровых систем и систем газоснабжения вверх;

Правильное расположение клапана на трубопроводе

1. направление потока движения проходящей среды на клапане обозначается стрелками. Установка арматуры в другом положении не допустима;
2. между клапаном и источником подачи воды/газа нельзя монтировать запорную арматуру какого-либо вида. Запорные краны также не устанавливаются на отводящих трубах;
3. перед монтажом оборудования необходимо очистить все прилегающие трубы от пыли, грязи, ржавчины и иных отложений;
4. работы по монтажу и обслуживания ПСК, особенно на газопроводах, должны выполняться профессионалами.

После выполнения всех работ по монтажу предохранительного клапана производится настойка оборудования в соответствии с параметрами трубопроводной системы.