Клапан предохранительный пружинный (КПП) – вид трубопроводной арматуры, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды и обеспечивающий прекращение сброса при давлении закрытия и восстановлении рабочего давления.
Основные сборочные единицы и детали клапана:
1 - корпус, 2 - седло, 3 - золотник, 4 - крышка, 5 - шток, 6 - гайка, 7 - шпилька, 8 - пружина, 9 -сильфон (устанавливается в сильфонных клапанах), 10 - стопорный винт, 11 - регулировочная втулка, 12 -направляющая втулка, 13 - перегородка, 14 - регулировочный винт, 15 - колпак, 16 – резьбовой фланец.
Принцип работы. При нормальном рабочем давлении усилие сжатой пружины прижимает золотник к седлу (проход для сброса рабочей среды закрыт). При повышении давления сверх установленной величины на золотник начинает действовать противоположно направленная сила, которая сжимает пружину, и золотник поднимается, открывая проход для сброса рабочей среды. После снижения давления перед клапаном до давления закрытия золотник под действием пружины вновь прижимается к седлу, прекращая сброс среды.
Установочное положение – вертикальное, колпаком вверх.
Герметичность затвора – класс «В» ГОСТ Р 54808. По требованию заказчика возможно изготовление с другими классами герметичности.
Возможные исполнения клапанов:
- Герметичным колпаком, имеющим узел принудительного открытия, и без такового узла.
- Уравновешивающим сильфоном.
- Термозащитной перегородкой.
- «Открытой» крышкой.
- Стопорным элементом, препятствующим срабатыванию клапана.
Присоединение к трубопроводу:
- фланцевое;
- под линзовую продладку (фланец по ГОСТ 9399);
- штуцерное;
- цапковое.
Клапаны с сильфоном.
Сильфон – механизм, компенсирующий действие противодавления на выходе из клапана. Сильфон предназначен для защиты пружины клапана от вредного воздействия агрессивной рабочей среды в условиях повышенных или пониженных температур. Сильфонные клапаны изготавливаются из сталей марок 12Х18Н9ТЛ и 12Х18Н12МЗТЛ и предназначены для рабочих сред с температурой от минус 60 °С и ниже. Обозначение сильфонных клапанов: КПП4С, КППС.
Исполнение уплотнительных поверхностей и присоединительные размеры фланцев клапана – по ГОСТ 12815-80, ряд 2, строительные длины – по ГОСТ 16587-71.
Клапаны DN 25 PN 100 кгс/см2 могут изготавливаться со штуцерными концами для присоединения к трубопроводу по ГОСТ 2822-78, а также с фланцевым соединением по ГОСТ 12815-80, ряд 2.
Предохранительные клапаны номинальным давлением PN 250 кгс/см2 и PN 320 кгс/см2, как и другие модели, предназначены для защиты оборудования от недопустимого превышения давления посредством автоматического сброса избытка рабочей среды. Используются на оборудовании с жидкими и газообразными рабочими средами, не вызывающими коррозию корпусных деталей более 0,1 мм.
Предохранительные клапаны со штампосварным корпусом могут изготавливаться с индивидуальной строительной длиной (L и L1), высотой (H) и присоединительными размерами фланцев, что позволяет использовать их в качестве заменителей импортной арматуры без изменения уже смонтированного оборудования и трубопроводов.
Расчет пропускной способности клапанов – по ГОСТ 12.2.085-2002.
Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора.
Давление начала открытия, Рн.о. (давление начала трогания; установочное давление) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле. При давлении начала открытия заданная герметичность в затворе клапана нарушается и начинается подъем запирающего элемента.
Давление полного открытия, Рп.о. – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.
Давление закрытия, Рз (давление обратной посадки) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Давление закрытия клапанов, Рз – не менее 0,8 Рн.
Противодавление – избыточное давление на выходе арматуры (в частности, из предохранительного клапана).
Противодавление представляет собой сумму статического давления в выпускной системе (в случае закрытой системы) и давления, возникающего от ее сопротивления при протекании рабочей среды.
Обязательная минимальная информация для заказа.
При заказе клапанов необходимо заполнить опросный лист (Приложение В):
- тип изделия, обозначение, обозначение типа (по таблице фигур);
- номинальный диаметр входного патрубка, DN, мм;
- номинальное давление, PN, кгс/см2;
- давление настройки (Рн, кгс/см2) или номер пружины (при указании только номера пружины клапан настраивается на минимальное значение из диапазона указанной пружины);
- материал корпуса;
- наличие в конструкции клапана узла ручного подрыва;
- наличие в конструкции клапана сильфона.
Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного:
Пример обозначения при заказе клапана предохранительного пружинного DN 50 PN 16 кгс/см2 из стали 12Х18Н9ТЛ с узлом ручного подрыва, давлением настройки – Рн=16 кгс/см2, модели КПП4Р по ТУ 3742-005-64164940-2013:
Клапан предохранительный КПП4Р 50-16 DN 50 PN 16 кгс/см2, Рн=16 кгс/см2, 17нж17нж. При оформлении заказа особо оговаривается необходимость комплектации клапанов ответными деталями (ответные фланцы, прокладки, шпильки, гайки; для клапанов DN 25 PN 100 – ниппели с накидными гайками и прокладками).
Компания «НЕМЕН» реализует предохранительные клапаны, предназначенные для работы в различных средах. Мы предлагаем , которая может быть установлена вертикально на участке трубопровода или котельных агрегатах.
Назначение предохранительной арматуры
Предохранительный клапан — вид арматуры, который предназначен для автоматической защиты трубопроводов и оборудования от превышения давления сверх определенной, заранее установленной величины, путем сброса избыточной массы рабочей среды. Клапан также обеспечивает остановку сброса при восстановлении нормального рабочего давления. Предохранительный клапан — это арматура прямого действия, работающая непосредственно от энергии рабочей среды.
Принцип работы предохранительного клапана
Когда клапан предохранительный находится в закрытом состоянии, на чувствительный элемент арматуры воздействует сила от рабочего давления в трубопроводе, которая стремится открыть клапан, а также препятствующая открытию сила от задатчика. В случае возникновения в системе возмущений, провоцирующих повышение давления среды свыше рабочего, сила прижатия золотника к седлу уменьшается. Когда ее величина равна нулю, наблюдается равновесие активных сил от задатчика и давления среды, одновременно воздействующих на клапан. Если давление в системе продолжает возрастать, запорный орган открывается и происходит сброс избытка среды через клапан. Уменьшение объема среды ведет к нормализации давления в системе и исчезновению возмущающих воздействий. Когда уровень давления опускается ниже предельно допустимого, запорный орган возвращается в исходное положение под воздействием силы от задатчика.
Предохранительные пружинные клапаны
В таких предохранительных клапанах в качестве противодействия давлению рабочей среды на золотник используется сила сжатия пружины. За счет установки различных пружин один и тот же предохранительный пружинный клапан может использоваться для нескольких пределов настройки максимально допустимого давления. В пружинных клапанах отсутствует уплотнение по штоку. Если арматура устанавливается в системах с агрессивной рабочей средой, пружина изолируется с помощью сальниковых устройств, эластичной мембраны или сильфона. Сильфонное уплотнение используется в случаях, когда недопустима утечка рабочей среды из трубопровода.
Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:
рычажно-грузовые ПК;
предохранительные устройства с разрушающимися мембра нами;
Рычажно-грузовые ПК не допускаются к использованию на передвижных сосудах.
Принципиальные схемы основных типов ПК приведены на рисунках 6.1 и 6.2. Груз на рычажно-грузовых клапанах (см. рис. 6.1,6) должен надежно фиксироваться в заданном положении на рычаге после тарировки клапана. Конструкция пружинного ПК (см. рис. 6.1, в) должна исключать возможность затяжки пружины сверх установленной величины и предусматривать устройство для
Рис . 6.1. Принципиальные схемы основных типов предохранительных клапанов:
проверки исправности действия клапана в рабочем состоянии путем принудительного открывания его во время работы. Устройство пружинного предохрани тельного клапана показано на рис. 6.3. Количество ПК, их размеры и пропускная способность должны рассчитываться так, чтобы в Рис. 6.2. Разрывная предохранительная мембрана не превышала более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа, на
15% - для сосудов с давлением от 0,3 до 6,0 МПа, на 10% - для сосудов с давлением более 6,0 МПа. При работающих ПК допускается превышение давления в сосуде не более чем на 25% при условии, что это превышение предусмот рено проектом и отражено в паспорте сосуда.
Пропускная способность ПК определяется по ГОСТ 12.2.085.
При определении размера проходных сечений и количества предохранительных клапанов важное значение имеет расчет пропускной способности клапана на G(в кг/ч). Он выполняется по методике, изложенной в ССБТ. Для водяного пара величина рассчитывается по формуле:
G=10B 1 B 2 α 1 F(P 1 +0,1)
Рис . 6.3. Устройство пружинного
предохранительного клапана:
1 - корпус; 2 - золотник; 3 - пружина;
4 - отводящий трубопровод;
5 - защищаемый сосуд
где bi - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства водяного пара при рабочих параметрах перед предохранительным клапаном; может быть определен по выражению (6-7); изменяется от 0,35 до 0,65; коэффициент, учитывающий соотношение давлений перед и за предохранительным клапаном, зависит от показателя адиабатыk и показателя β, при β<β кр =(2-(k+1)) k/(k-1) коэффициент B 2 = 1, показатель β вычисляют по фор муле (6.8); коэффициент B 2 изменяется от 0,62 до 1,00; α 1 - коэффициент рас хода, указываемый в паспортах предохранительных клапанов, для современ ных конструкций низкоподъемных клапанов α 1 = 0,06-0,07, высокоподъем ных - α 1 =0,16-0,17,F - площадь проходного сечения клапана, мм 2 ;Р 1 - максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;B 1 =0,503(2/(k+1) k/(k-1) *
где V \ - удельный объем пара перед клапаном при параметрах P 1 иТ 1, ) м 3 /кг - температура среды перед клапаном при давлении Р ь °С.
(6.7)β = (P 2 + 0,1)/(P 1 +0,1), (6.8)
где P 2 - максимальное избыточное давление за клапаном, МПа.
Показатель адиабаты k зависит от температуры водяного пара. При температуре пара 100 °Сk = 1,324, при 200 "Сk = 1,310, при 300 °Сk = 1,304, при 400 "Сk = 1,301, при 500° Ck = 1,296.
Суммарная пропускная способность всех установленных предохранительных клапанов должна быть не менее максимально возможного аварийного притока среды в защищаемый сосуд или аппарат.
Предохранительные мембраны (см. рисунки 6.2 и 6.4) представляют собой специально ослабленные устройства с точно рассчитанным порогом разрушения по давлению. Они просты по конструкции и в то же время обеспечивают высокую надежность защиты оборудования. Мембраны полностью герметизируют сбросное отверстие защищаемого сосуда (до срабатывания), дешевы и просты в изготовлении. К их недостаткам относятся необходимость замены после каждого срабатывания, невозмож ность точного определения давления срабатывания мембраны, что заставляет повышать запас прочности защищаемого оборудования.
Мембранные предохранительные устройства могут устанавливаться вместо рычажно-грузовых и пружинных предохранительных клапанов, если эти клапаны в условиях конкретной среды не могут быть использованы вследствие их инерционности или других при чин. Они устанавливаются также перед ПК в случаях, когда ПК не могут надежно работать вследствие особенностей воздействия рабочей среды в сосуде (коррозия, кристаллизация, прикипание, примерзание). Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны устанавливаются еще параллельно с ПК для Увеличения пропускной способности систем сброса давления. Мембраны могут быть разрывными (см. рис. 6.2), ломающимися, отрывными (рис. 6.4), срезными, выщелкивающимися. Толщину разрывных мембран А (в мм) рассчитывают по формуле:
PD /(8σ вр K t )((1+(δ/100))/(1+((δ/100)-1)) 1/2
где D - рабочий диаметр;Р- давление срабатывания мембраны, σ вр - предел прочности материала мембраны (никель, медь, алюминий и др) при растяжении;К 1 - температурный коэффициент, изменяющийся от 0,5 до 1,8; δ - относительное удлинение материала мембраны при разрыве, %.
Для отрывных мембран величиной, определяющей давление срабатывания,
является диаметр D H (см. рис. 6.4), который рассчитывают как
D н =D(1+P/σ вр) 1/2
Не допускается установка какой-либо запорной арматуры меж ду сосудом и предохранительным устройством, а также за ним. Кроме того, предохранительные устройства должны размещаться в местах, удобных для их обслуживания.
Предохранительные устройства . Предохранительные устройства (клапаны) должны автоматически предотвращать повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу или утилизационную систему. Требуется установка не менее двух предохранительных устройств.
На паровых котлах давлением 4 МПа должны устанавливаться только импульсные предохранительные клапаны.
Диаметр прохода (условный), устанавливаемых на котлах рычажно-, ; грузовых и пружинных клапанов, должен быть не менее 20 мм. Допуск уменьшение этого прохода до 15 мм для котлов паропроизводительностью до 0,2 т/ч и давлением до 0,8 МПа при установке двух клапанов.
Суммарная пропускная способность устанавливаемых на паровых котлах предохранительных устройств должна быть не менее номинальной производительности котла. Расчет пропускной способности предельных устройств паровых и водогрейных котлов должен выполняться по 14570 «Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования».
Места установки предохранительных устройств определеными. В частности, в водогрейных котлах они устанавливаются на выходных коллекторах или барабане.
Методика и периодичность регулирования предохранительных нов (ПК) на котлах указывается в инструкции по монтажу и эксе Клапаны должны защищать сосуды от превышения в них давления более на 10 % расчетного (разрешенного).
Краткий ответ: Все сосуды, работающие под повышенным давлением, должны быть снабжены предохранительными устройствами от повышения давления. Для этого используются:
пружинные предохранительные клапаны (ПК);
рычажно-грузовые ПК;
импульсные предохранительные устройства, состоящие из главного ПК и управляющего импульсного клапана прямого действия;
предохранительные устройства с разрушающимися мембранами;
другие предохранительные устройства, применение которых согласовано с Госгортехнадзором России.
Предохранительные клапаны применяются в промышленных масштабах и устанавливаются на магистрали с целью сброса из трубопровода лишнего потока рабочей среды для снижения уровня давления (разновидностью бытового предохранительного клапана является кран Маевского, стравливающий воздух из систем отопления).
Устройство и типы предохранительных клапанов
Основным элементом предохранительного клапана является клапан, шток, регулировочные элементы, настроечные пружины. По конструкции предохранительные клапаны бывают рычажно-грузовые (рабочая среда давит на золотник, и этому давлению противодействует сила груза) и магнито-пружинные (приводятся в действие электромагнитным приводом).
Виды предохранительных клапанов:
- прямого действия. Срабатывает при превышении давления выше нормы;
- непрямого действия. Срабатывают при воздействии постороннего импульса (например, от электрического, применяются для дистанционного управления);
- пропорционального действия. Применяются в несжимаемых средах;
- двухпозиционного действия.
Видео работы клапана предохранительного
Также предохранительные клапаны бывают малоподъемные (подъем запирающей детали - 1/20 диаметра седла), полноподъемные (1/4 седла, предназначены на магистралях большой пропускной способности), среднеподъемные. Обратные клапана являются разновидностью предохранительной арматуры. Также предохранительные клапана делятся на запорные и регулирующие. Настройка предельного давления проводится в момент установки путем изменения положения регулировочного винта, сжимающего прижимную пружину.
- Рекомендуем пружинные предохранительные клапаны! В отличие от мембранных, они оснащены дополнительными устройствами, предотвращающими примерзание золотника к седлу.
Если вы зашли на наш сайт, значит вы ищете, где бы купить запорную трубопроводную арматуру по оптимальной цене. Вы сделали правильный выбор! Интернет-каталог "Профтайл" предлагает вам лучшие цены от поставщиков без посреднической наценки. При покупке комплектующих на сумму от 3000 рублей вы получаете оптовые цены и оперативную доставку в течение 3-х дней.
- Обратите внимание, что на сайте предлагается более 5-ти вариантов оплаты, но некоторые из них имеют комиссию. Обратитесь к менеджеру, чтобы подобрать оптимальную комплектацию запорной арматуры по лучшей цене!
Интернет-каталог "Профтайл": успешное партнерство - залог доверия и долгого сотрудничества!
Для сброса избыточного давления в атмосферу применяются клапаны предохранительные пружинные, которые представляют собой специальную трубопроводную арматуру, обеспечивающую надежную защиту трубопровода от возникновения неполадок и механических повреждений. Устройство отвечает за автоматический сброс избытка жидкостей, пара и газа из сосудов и систем до того момента, пока давление не будет нормализовано.
Предназначение пружинного клапана
Опасное превышения давления в системе возникает в результате внешних и внутренних факторов. К повышению приводит как неправильный сбор тепломеханических схем, вызывающий сбои в функционировании оборудования, попадание тепла в систему от посторонних источников, так и внутрисистемные физические процессы, которые не предусматриваются стандартными условиями эксплуатации, периодически возникающими в системе.
Предохранительные изделия - обязательная часть любой бытовой или промышленной системы, работающей под давлением. Установка предохранительных механизмов осуществляется на трубопроводах в компрессорных станциях, на автоклавах, в котельных. Клапаны выполняют защитные функции на трубопроводах, по которым транспортируются не только газообразные, но и жидкие вещества.
Устройство и принцип работы пружинных клапанов
Клапан состоит из стального корпуса, нижний штуцер которого используется в качестве соединительного элемента между ним и трубопроводом. Если в системе повышается давление, сброс среды происходит через боковой штуцер. Отрегулированная в зависимости от давления в системе пружина обеспечивает прижимание золотника к седлу. Регулировка пружины происходит посредством специальной втулки, которая вкручена в верхнюю крышку, расположенную на корпусе устройства. Размещенный в верхней части колпак предназначен для защиты втулки от разрушения в результате механических воздействий. Наличие специального ушка для пломбировки позволяет предохранить систему от постороннего вмешательства.
Для клапанов, в которых уравновешивающим механизмом выступает пружина, подбирается усилие рабочего органа. Если параметры подобраны правильно, при нормальном состоянии системы золотник, отвечающий за выпуск излишнего давления из трубопровода, должен быть прижат к седлу. Когда рабочие показатели увеличивается до критического уровня в зависимости от типа пружинного устройства золотник отходит вверх на определенную высоту.
Предохранительный пружинный клапан, обеспечивающий своевременный сброс давления, изготавливают из разных материалов:
- Углеродистая сталь. Подобные устройства подходят для систем, давление в которых пребывает в пределах 0,1-70 Мпа.
- Нержавеющая сталь. Клапаны из нержавеющей стали рассчитаны на системы, давление в которых не превышает 0,25-2,3 Мпа.
Классификация и характеристики пружинных клапанов
Клапан предохранительный пружинный выпускается в трех исполнениях:
- Малоподъемные устройства подходят для систем газопроводов и паропроводов, давление в которых не превышает 0,6 Мпа. Высота подъема такого клапана не достигает более 1/20 диаметра седла
- Среднеподъемные устройства , в которых высота подъема золотника составляет от 1/6 до 1/10 от диметра сопла.
- Полноподъемные устройства , в которых высота подъема клапана достигает до ¼ от диаметра седла.
Известна классификация клапанов исходя из способа их открывания:
- Обратный пружинный клапан. Для управления обратными пружинными клапанами привлекается непрямой посторонний источник давления. Обратные пружинные клапаны, которые называют импульсными предохранительными устройствами, могут работать посредством воздействия электроэнергии.
- Прямой клапан. В устройствах прямого типа рабочее давление среды оказывает непосредственное воздействие на золотник, который поднимается при повышении давления.
Выделяют клапаны открытого и закрытого типа . В случае использования устройства прямого типа при открывании клапана среда сбрасывается прямо в атмосферу. Клапаны закрытого типа остаются полностью герметичными по отношению к окружающей среде, сбрасывая давление в специальный трубопровод.
Преимущества
Выделяют различные виды оборудования, обеспечивающего сброс избыточного давления из системы, но клапаны предохранительные пружинные пользуются популярностью благодаря наличию важных преимуществ:
- Простота и надежность конструкции.
- Легкость осуществления настройки рабочих параметров и удобство монтажа.
- Разнообразие размеров, типов и конструктивных исполнений.
- Установка предохранительного изделия возможна как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
- Относительно небольшие габаритные размеры.
- Большое проходное сечение.
К минусам предохранительных клапанов относят наличие ограничений в высоте подъема золотника, повышенные требования к качеству изготовления пружины для предохранительных клапанов, которая может выйти из строя при работе в условиях агрессивной среды или постоянном воздействии высоких температур.
Как выбрать пружинный клапан?
При выборе предохранителя стоит основываться на нескольких важных принципах, от учета которых зависит бесперебойная работа системы и возможность выполнения предохранителем необходимых функций:
- Предохранительные пружинные клапаны обладают наименьшими габаритами по сравнению с другими типами клапанов предохранительных сбросных, поэтому их следует выбирать в тех случаях, когда свободного пространства недостаточно.
- Особенности применения клапанов связаны с наличием повышенных вибраций, которые отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики устройства и могут быстро привести его в негодность. Например, устройства рычажно-грузового типа более подвержены поломкам из-за воздействия вибраций в силу наличия в конструкции длинного рычага с весом и шарниров. Поэтому для систем, в которых наблюдаются значительные вибрационные воздействия, стоит выбирать предохранительный пружинный клапан.
- В зависимости от особенностей конструкции прибора, пружина со временем может изменять усилие давления. Это связано с тем, что постоянный подъем золотника вызывает изменения в структуре металла.
Нюансы монтажа
Предохранительный клапан пружинного типа устанавливают в любой точке системы, которая подвергается повышенному давлению и находится под угрозой получить механические повреждения. Устройство не требует наличия большого свободного пространства, что является значительным преимуществом по сравнению с другими типами предохранительных устройств.
С целью избежания неполадок в работе перед предохранительным клапаном не следует устанавливать любую запорную арматуру. Для сброса газообразной среды устанавливаются специальные устройства или же сброс происходит непосредственно в атмосферу. Для оповещения персонала вместе с пружинными клапанами монтируют специальный свисток, который размещают на сбросном патрубке. При срабатывании клапана будет поступать сигнал свистка, означающий, что в системе повысилось давление и клапан открылся для сброса среды.
Возможные причины поломок предохранительного клапана
Клапаны предохранительные – это прочные и надежные устройства, обеспечивающие постоянную защиту систем от превышения давления. Прямой или обратный пружинный клапан выходят из строя по нескольким причинам:
- Наличие повышенных вибраций;
- Постоянное воздействие агрессивной среды на предохранительный дроссель.
- Неправильная установка предохранительного пружинного дросселя или клапана.
С целью избегания аварий и неисправностей в функционировании систем предохранительные клапаны проходят периодические проверки на наличие неполадок. Клапаны тестируют на прочность и плотность перед введением в эксплуатацию. Также периодические проверки проводятся с целью определения герметичности уплотнительных поверхностей и сальниковых соединений.
При правильном выборе предохранительных устройств с учетом параметров системы, проведении периодических проверок и своевременном устранении неисправностей предохранительные пружинные клапаны обеспечат надежное функционирование системы и безотказную защиту от превышения давления на протяжении длительного времени.