Что такое предохранительный клапан?

Предохранительные клапаны: Виды и назначение

В широком смысле термин предохранительный клапан используется для описания типа клапана, предназначенного для предотвращения возникновения условий избыточного давления, которые могут привести к значительному риску взрыва, отказу оборудования или возможности травм или смерти персонала.

Предохранительные клапаны могут обеспечивать защиту путем выпуска жидкости из сосуда или системы, находящейся под давлением, или путем добавления жидкости для предотвращения образования вакуума, который может привести к разрушению резервуара для хранения.

Жидкость в этом контексте может относиться либо к жидкости, либо к газу, в зависимости от обсуждаемого применения.

В этой статье будет представлена ​​информация о предохранительных клапанах, включая обзор соответствующей терминологии, работы, областей применения и спецификаций этих устройств.

Применение и назначение предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны используются во многих системах под давлением, которые включают управление потоком жидкости, например, с электронным, гидравлическим или пневматическим управлением.

В то время как типичные системы, требуют некоторого источника энергии для их работы, предохранительные клапаны по своей природе должны быть способны работать в любых условиях, особенно в случае отказа основного источника питания, когда элементы управления системой могут не работать.

По этой причине предохранительные клапаны в первую очередь не являются устройствами с отдельным питанием и используют пассивную мощность давления технологической жидкости для приведения в действие клапана.

предохранительные клапаны типы и виды

Кроме того, крайне важно, чтобы предохранительные клапаны были надежными по своей сути, поскольку они могут быть единственным устройством, которое предотвращает возникновение катастрофических условий.

Таким образом, конструкции предохранительных клапанов имеют тенденцию к простоте в действии, поскольку увеличение сложности устройства может поставить под угрозу надежность.

Предохранительные клапаны предназначены для открытия при заданном значении давления, затем обеспечивают поток жидкости из клапана при номинальной пропускной способности и закрываются, когда состояние давления снижается.

Эти устройства также должны быть совместимы с различными жидкостями, от воздуха, воды и пара до более агрессивных и вязких жидкостей.

Выбор материала в конструкции предохранительного клапана должен отражать ожидаемые условия давления и температуры, а также возможность коррозии в результате химического воздействия жидкости в системе.

В зависимости от среды жидкость, выбрасываемая через клапан, может выбрасываться непосредственно в атмосферу.или в закрытую систему в случае, когда среда является коррозионной, токсичной или имеет достаточно высокую степень извлечения.

Вентиляция закрытой системы требует оценки и учета возможных условий обратного давления, которые могут негативно повлиять на работу предохранительного клапана.

Это может произойти, когда выход клапана подключен к системе, которая обычно находится под давлением, или когда могут быть другие предохранительные клапаны, выпускающие воздух в тот же общий коллектор.

Ключевая терминология

Хотя термины «предохранительный клапан», «клапан сброса давления», «предохранительный клапан» и «предохранительный клапан» на первый взгляд кажутся синонимами, на самом деле существуют специальные определения, применимые к этим терминам.

С иерархической точки зрения может быть полезно охарактеризовать семейство продуктов, выполняющих эту функцию, как устройства сброса давления, а затем в этом семействе определить конкретные типы устройств, принадлежащие к одному из двух классов:

  • Повторное включение устройств сброса давления
  • Устройства сброса давления без повторного включения

Различие между этими двумя классами заключается в том, что не запирающие устройства предназначены для того, чтобы оставаться открытыми после того, как они были задействованы, и могут потребовать ручного сброса.

Устройства повторного закрытия обычно закрываются или сбрасываются после того, как состояние избыточного давления или пониженного давления, которое вызывает открытие клапана, снижается.

Повторное включение устройств сброса давления

К устройствам сброса давления для повторного закрытия относятся:

Клапаны сброса давления (PRV) представляют собой подпружиненные клапаны, предназначенные для открытия при наличии избыточного давления и повторного закрытия для предотвращения потока жидкости после восстановления нормальных условий эксплуатации.

Как правило, они представляют собой клапаны быстрого открытия или хлопкового действия или могут открываться пропорционально величине давления, превышающего давление открытия.

Предохранительные клапаны обычно представляют собой предохранительные клапаны, которые реагируют на статическое давление на входе и быстро открываются. Они обычно используются в приложениях, связанных со сжимаемыми жидкостями.

Предохранительные клапаны характеризуются более постепенным открытием или закрытием, которое обычно пропорционально увеличению или уменьшению давления в системе. Эти устройства обычно используются в приложениях, связанных с несжимаемыми жидкостями.

Предохранительные клапаны сочетают в себе характеристики как предохранительных клапанов, так и предохранительных клапанов.

Они способны либо к быстрому, либо к постепенному открытию и закрытию и обычно реагируют пропорционально изменению давления. Они могут использоваться как со сжимаемыми, так и с несжимаемыми жидкостями или средами.

Устройства сброса давления без повторного включения

Устройства сброса давления без повторного включения остаются открытыми после их срабатывания, что требует ручного сброса на них.

Это не предохранительные клапаны сами по себе, а скорее аналоги предохранителей, которые необходимо заменить, когда состояние перегрузки по току вызвало размыкание плавкой вставки.

Примеры устройств сброса давления без повторного включения включают разрывные мембраны и разрывные штифты.

Типы предохранительных клапанов (PRV)

Клапаны сброса давления обычно относятся к одному из следующих типов:

  • PRV с ограниченным подъемом – зона нагнетания определяется положением диска в клапане.
  • Полный подъем PRV – клапан, в котором площадь нагнетания не определяется положением диска в клапане.
  • PRV с уменьшенным проходным сечением – определяется как клапан, в котором площадь проходного сечения под седлом меньше, чем у входного отверстия клапана.
  • Полнопроходной предохранительный клапан – определяется как клапан, в котором площадь проходного сечения равна площади проходного сечения на входе.
  • Прямой подпружиненный предохранительный клапан – клапаны, в которых используется пружина, удерживающая диск в закрытом положении.
  • Предохранительный клапан с пилотным управлением — клапаны, в которых давление в системе используется для удержания поршня или диафрагмы на месте (вместо пружины), а удельное удерживающее давление регулируется давлением в системе, приводящим в действие пилотный клапан.
  • Обычный прямой подпружиненный предохранительный клапан прямого действия – подпружиненный клапан прямого действия, на работу которого напрямую влияют изменения противодавления.
  • Сбалансированный прямой подпружиненный PRV – прямой подпружиненный клапан, предназначенный для минимизации влияния обратного давления на рабочие характеристики клапана. Также называется сбалансированным сильфонным PRV.
  • Внутренняя пружина PRV – прямой подпружиненный клапан, в котором пружинный механизм подвергается воздействию давления системы, когда клапан находится в закрытом состоянии.
  • Предохранительный клапан температуры и давления — предохранительный клапан, который может реагировать либо на давление, либо на температуру на входе клапана.
  • PRV с механическим приводом — предохранительный клапан, приведение в действие которого осуществляется устройством с внешним питанием.
  • Вакуумный предохранительный клапан — служит для впуска жидкости в систему при возникновении внутреннего вакуума, который может вызвать, например, разрушение резервуара для хранения.

Компоненты и работа предохранительных клапанов

Обычный предохранительный клапан состоит из трех основных компонентов:

  • Впускной патрубок клапана, соединенный с системой или сосудом под давлением, для которого предусмотрена защита.
  • Подвижный диск или диафрагма, управляющая потоком жидкости через клапан и к выходному отверстию.
  • Пружина, которая удерживает диск на месте, удерживая клапан закрытым, и позволяет клапану открываться, когда давление в системе превышает заданное значение.

Предохранительный клапан остается нормально закрытым, предотвращая вытеснение жидкости из системы под действием давления пружины, удерживающей диск в сопле.

Если давление в системе возрастет настолько, что давление на входе клапана превысит установленное давление, тогда давление на входе сожмет пружину, позволив диску подняться над соплом и позволяя жидкости выйти через выход до тех пор, пока состояние избыточного давления не будет устранено и не вернется к значению ниже заданного давления.

Материалы предохранительного клапана

Предохранительные клапаны изготавливаются из различных материалов, от латуни до полисульфона. Для разных сред и давлений требуются разные материалы; например, нагнетательный клапан для выпуска пара может быть изготовлен из литого алюминия с диафрагмой из полиэстера, а бронзовый клапан является отличным выбором для низкотемпературных применений.

Нержавеющая сталь могут использоваться в приложениях, требующих поддержания санитарно-гигиенических условий. Во многих предохранительных клапанах используются компоненты, изготовленные из материала, отличного от материала корпуса.

Фторсиликон, неопрен, пропилен и этилен находят применение в уплотнениях предохранительных клапанов и подобных компонентах.

Комбинация различных материалов позволяет получить прочный и долговечный корпус, в котором в полной мере используются герметизирующие и эластичные свойства синтетических полимеров и пластмасс.

Полностью пластиковые клапаны, хотя и не подходят для любого применения, могут иметь преимущество в том, что они не подвержены разрушению, вызванному коррозией.

Предохранительные клапаны могут быть спроектированы так, чтобы выдерживать экстремальное внутреннее давление и работать в воздушной, паровой или жидкой среде.

Некоторые клапаны можно настроить так, чтобы они реагировали на разные уровни давления простым поворотом маховика или циферблата. Другие могут быть изготовлены по индивидуальному заказу, чтобы реагировать на определенное номинальное давление.

Спецификации предохранительных клапанов

Ниже приводится сводка некоторых типичных спецификаций, связанных с клапанами сброса давления. Понимание этих параметров и того, как они соотносятся с условиями применения, поможет упростить процесс определения подходящего варианта для использования.

Обратите внимание, что разные производители могут оценивать свои продукты по-разному, поэтому это краткое изложение предназначено для общих информационных целей.

  • Материал уплотнения – материал, из которого изготовлено уплотнение клапана.
  • Номинальный расход – пропускная способность клапана в открытом положении
  • Регулировка диапазона давления – диапазон, в котором давление может быть установлено на предохранительном клапане.
  • Диапазон рабочих температур диапазон рабочих температур, для которых рассчитан клапан.
  • Материал клапана — основной материал корпуса клапана и механических компонентов, за исключением седел и уплотнений.
  • Тип регулировки — при наличии функции регулировки описывает предоставленный тип, такой как винт, ручка или защита от несанкционированного доступа.
  • Тип среды — описывает тип среды, для которой рассчитан клапан, например, воздух, аммиак, хладагент, топливо, масло, газ, вода, пар и т. д.
  • Тип монтажа – представляет собой механический метод монтажа клапана в системе или сосуде под давлением, например, с резьбовым, фланцевым или монтажным монтажом.

При выборе подходящего предохранительного клапана необходимо обратить внимание на следующие факторы:

  • Установочное давление – значение статического давления на входе, при котором клапан начинает открываться.
  • Противодавление – значение статического давления на выходе, которое возникает из-за давления в системе нагнетания, когда прямой сброс в атмосферу не используется.
  • Технологическая среда – характер жидкости, содержащейся в системе под давлением.
  • Размер соединения – размеры и типы соединений на входе и выходе клапана, в том числе тип резьбы при резьбовом соединении.
  • Требуемая пропускная способность – расход или пропускная способность клапана, измеряемая в объемных единицах.
  • Накопление – приращение давления сверх максимально допустимого рабочего давления защищаемой системы или агрегата.

Конкретные процедуры выбора размера клапана предоставляются производителями клапанов, которые основаны на рабочей среде и давлении в условиях эксплуатации (см. пример в главе 5 ссылки 8 ниже).

Эти процедуры включают необходимые уравнения для расчета подводимой тепловой энергии и требуемой мощности вентиляции для различных условий применения.

Для подтверждения выбора предохранительных клапанов и процедур установки следует проконсультироваться с квалифицированными инженерами.

Применение предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны имеют множество применений для обеспечения безопасной работы систем и оборудования в таких отраслях, как:

  • Авиа и аэрокосмическая промышленность
  • Газовая
  • Нефтехимическая
  • Выработка энергии
  • Химическое производство и переработка
  • Гидравлические схемы
  • Пневматические системы
  • Охлаждение
  • Криогеника
  • Полупроводники

Предприятия, которые используют множество предохранительных клапанов в своих процессах и операциях, обычно устанавливают системы автоматизации, использующие беспроводные акустические передатчики или аналогичные технологии, чтобы упростить мониторинг состояния клапана и уменьшить усилия, необходимые для удовлетворения требований к отчетности.

В жилых помещениях в системах отопления, использующих бойлеры для водяного отопления и резервуары для горячей воды для бытовых нужд, будут использоваться предохранительные клапаны для обеспечения безопасности и предотвращения взрывов.

Поскольку нагретая вода расширяется в объеме, использование этих клапанов в сочетании с другими предохранительными устройствами, такими как расширительные баки и газовые запорные клапаны, помогает обеспечить безопасную работу этих сосудов под давлением.

Многие из моделей, используемых в жилых помещениях, оснащены тестовыми рычагами, чтобы их работу можно было проверить во время планового технического обслуживания оборудования.

В этой статье представлен обзор информации о предохранительных клапанах, в том числе о том, что они из себя представляют, ключевой терминологии, типах, технических характеристиках и соображениях по выбору.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

восемнадцать − 10 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: