Provipstroy.ru

Строительный Мастер Provipstroy.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчёт и Подбор Предохранительного клапана

Расчёт и Подбор Предохранительного клапана

Заполните ниже приведенную форму и в результате расчёта будет подобран список предохранительных клапанов соответствующих заданным исходным данным.

Устройство и конструкция

Расчёт и подбор

Установка и монтаж

Обслуживание и ремонт

Расчёт предохранительного клапана

Расчёт предохранительного клапана выполнен по алгоритму расчёта предохранительных клапанов для котлов с искусственной циркуляцией в соответствии со СНиП II-35 «Котельные установки».

В расчёте принята высота подъёма штока равная 1/20 диаметра седла, так как большинство производителей не указывают фактическую высоту подъёма штока в технических характеристиках. Поэтому типоразмер предохранительного клапана полученный в результате расчёта может быть несколько завышен. В любом случае, подобрав клапан сравните тепловую мощность своей системы с рекомендуемой производителем максимальной мощностью для данного типоразмера указанной в техническом описании.

Предохранительный клапан предназначен для защиты систем от превышения давления выше максимально допустимого значения. Расчёт предохранительного клапана по сути должен сводиться к определению наиболее вероятных источников превышения давления и вычислению максимального прироста объёма воды в системе.

Источниками прироста объёма могут быть:

  • Перегрев воды в котле или теплообменном аппарате с последующим парообразованием. В момент парообразования вода увеличивает свой объём в 461 раз, поэтому фактор парообразования, является преобладающим при выборе предохранительного клапана, именно он и учтён методикой расчёта приведенной в СНиП II-35.
  • Выход из строя автоматики управления линии подпитки котельных и независимых систем отопления, может стать преобладающим фактором в системах давление источника подпитки, в которых превышает допустимое давление для подпитываемой системы.
  • Нагреваясь в котле или в теплообменном аппарате вода увеличивается в объёме. Удельный прирост объёма при нагреве от 0 до 100 °C составляет всего лишь 4%, поэтому он, как правило, не является преобладающим фактором при подборе типоразмера предохранительного клапана.

Выбранный предохранительный клапан должен обеспечивать сброс рассчитанного объёма воды, по наиболее существенному из факторов прироста объёма.

Подбор предохранительного клапана

Диаметр входного патрубка выбранного предохранительного клапана должен быть больше или равен диаметру патрубка полученного в результате расчёта.

Кроме соответствия диаметра патрубка расчётному значению рекомендуется проверять предохранительный клапан на сброс рассчитанного прироста объёма воды в результате возникновения аварийной ситуации. При этом следует учесть, что чем больше разница давлений между давлением открытия предохранительного клапана и давлением в линии сброса — тем больший объём воды выйдет через клапан.

При подборе предохранительного клапана следует, также иметь в виду, что полное открытие клапана, достигается при превышении давления в системе над давлением срабатывания на 10%, а полное закрытие — при снижении давления в системе ниже давления срабатывания на 20%. В связи с этим можно рекомендовать выбирать предохранительные клапаны с давлением срабатывания на 20 — 30% больше рабочего давления системы.

ГОСТ 12.2.085 — 2002
Сосуды работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности

Е.И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть 1)

Предлагаю сначала разобраться: что такое предохранительный клапан, для чего он нужен и зачем его вообще подбирать? Может, стоит взять самый красивый и установить его?

Предохранительный клапан (определение ГОСТ Р 52720) – это такая трубопроводная арматура, которая защищает (собственно, поэтому он и предохранительный) оборудование, если там вдруг повысится давление (оно, повышенное давление, нам совершенно ни к чему). Делает он это, открывшись в нужный момент (собственно, поэтому он и клапан) и выпустив то самое «ненужное» давление, а после этого сам в нужный момент закроется (давление закрытия). Как же это происходит? Тут нет никакой магии. В клапане есть пружина, которая при нормальном ходе работы (давление перед клапаном рабочее) своей силой закрывает проход (золотник плотно прижат к седлу), и ничего никуда не сбрасывается. Но если вдруг давление начинает расти, у пружинки уже не хватает сил, чтобы удержать его, и клапан открывается (давление начала открытия), давление сбрасывается.

Теперь что касается подбора клапана. Предохранительные клапаны бывают разного размера – от совсем маленьких до настоящих гигантов, в такой можно даже спрятаться (номинальный диаметр предохранительных клапанов составляет от 10 до 400 мм, в РФ же наиболее часто встречаются клапаны от 25 до 200 мм). Предохранительные клапаны делятся еще и по давлению, на котором можно их использовать (номинальное давление) – ведь у одних стенки совсем тонкие, а пружинки совсем слабенькие, а у других толстенные стены, а пружины очень жесткие. Нетрудно догадаться, что такое разнообразие неслучайно и нужно для того, чтобы обеспечить потребности самых разных объектов и производств. Вот тут-то и возникает необходимость правильно выбрать предохранительный клапан, потому что если поставить «неправильный», то в лучшем случае мы услышим шипение (не будет обеспечена необходимая герметичность), а в худшем – «БА-БАХ!» (произойдет разрушение защищаемого объекта).

Теперь пришло время узнать, как же выбирать предохранительный клапан. Хочу сразу предупредить, что «принцип арбуза» тут не подходит и стучать по клапану не следует. А следует внимательнейшим образом прочесть опросный лист (документ, содержащий технические и прочие требования на разработку и (или) поставку трубопроводной арматуры). При этом не существует какой-то идеальной формы опросного листа. На завод поступают самые разнообразные опросные листы, составленные и заполненные проектными институтами, конечными потребителями, посредниками и прочим разным людом. Нередко в таких опросных листах содержатся противоречивые требования и ошибки (к сожалению, с этим ничего не поделаешь), и приходится «расшифровывать тайные послания».

Один из главных параметров, на который стоит обратить внимание в опросном листе – это аварийный расход среды, который должен обеспечить клапан при его полном открытии, GA или, как часто говорят, пропускная способность предохранительного клапана. Вот тут самое время вспомнить о «кладезе знаний» любого инженера, то есть нормативно-технической документации: сейчас нас интересуют ГОСТ 12.2.085-2002 и ГОСТ 31294, ведь именно там прописаны формулы, по которым нужно считать – но об этом чуть позже. Именно эта величина напрямую влияет на то, какой клапан нам нужно будет выбрать.

Порядочные инженеры при этом используют размерность «килограмм в час» (кг/ч) (физический смысл этой величины – масса рабочей среды, которая способна выйти из предохранительного клапана при его полном открытии в течение часа). Тут следует еще внимательно посмотреть, о чем идет речь: о жидкости (вода, нефть и прочие журчащие среды), о газе (тут в основном народное достояние – природный газ) или о водяном паре (важно при расчетах не перепутать его с народным достоянием, ибо в «кладезях знаний» – ГОСТ 12.2.085-2002, ГОСТ 31294 – даются разные формулы и есть опасность нарваться на вариант «БА-БАХ»).

Еще очень интересно то, что в опросных листах с рабочей средой «природный газ» часто указывают аварийный расход, выраженный в единицах нм³/ч (произносится как «нормальный кубический метр в час»). Нормальный кубический метр – особая единица измерения, традиционно используемая для природного газа. Физический смысл нормального кубометра – это кубический метр газа при температуре 0°C (273,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см 2 ). Также для природного газа употребляется единица измерения стм³/ч – стандартный кубический метр в час. Физический смысл стандартного кубометра – это кубический метр газа при стандартных условиях, указанных в ГОСТ 2939-63, то есть при температуре 20°C (293,15 К) и давлении 101325 Па (0,101325 МПа=1,03323 кгс/см 2 ).

В указанных случаях для расчета массового потребного аварийного расхода необходимо знать плотность газа при нормальных и, соответственно, при стандартных условиях. Если заказчик не приводит таких данных (а иногда и приводит), то придется предположить, что плотность газа при нормальных и при стандартных условиях – примерно 0,85 кг/м³ (по данным всемирной паутины, плотность природного газа при указанных условиях находится в «вилке» 0,72-0,85 кг/м³, порядочные инженеры всегда берут наибольшее значение плотности, дабы перестраховаться). Например, если заказчик указал потребный аварийный расход 20 000 нм³/ч, то GA=20 000*0,85=17 000 кг/ч. Ну, как-то так. После того, как эта ценнейшая цифра найдена, следует двигаться дальше, и тут пора вспомнить о формулах.

B4 – определяют по таблице А.2 (для идеального газа В4=1).

Тут даже варианта с формулами нет. Примитив.

R – газовая постоянная
R определяют по таблице А.1

Помимо указанной таблицы, порядочный инженер может найти R еще вот так:

Продолжение вы можете найти здесь

Выбираем предохранительный клапан для отопления: виды, характеристики и монтаж

Работа автономной отопительной системы не всегда может быть стабильна. Резкие перепады температуры и как следствие – давления, сказываются на целостности соединения труб и радиаторов. Для предотвращения этого необходимо специальное защитное устройство – предохранительный клапан для системы отопления: подбор, установка его входит в обязательный перечень монтажных работ.

Функции перепускного клапана

Во время нагрева теплоносителя происходит его расширение – естественное увеличение объема приводит к повышению давления на внутренние стенки трубопроводов и приборов отопления. При превышении определенного значения (обычно около 3,5 бар) нарушается герметичность стыков, что приводит к порывам и аварийным ситуациям. Для своевременного сброса излишка горячей воды необходимо устанавливать клапан предохранительный для котла отопления, или как его еще называют – перепускной.

Читать еще:  Какие ППР трубы лучше для отопления?

Он должен выполнять следующие функции:

  • Своевременно удалять излишек теплоносителя, снижая при этом давление внутри системы;
  • Обладать возможностью настройки. В автономной системе частного дома предохранительный клапан для отопления должен иметь функцию ручной настройки максимально допустимого значения давления;
  • Надежность эксплуатации. Конструкция и материал изготовления должны обеспечивать нормальную работу предохранительного клапана для системы отопления.

На выбор определенной модели влияют характеристики теплоснабжения – значение оптимального и максимального давления в трубах, месторасположение расширительного бака, протяженность магистрали и ее тип (однотрубная, двухтрубная или коллекторная). Но прежде чем приобрести устройство, нужно изучить параметры, которыми характеризуется предохранительный клапан для отопления: принцип работы, конструкция и специфика монтажа.

Виды и особенности конструкции клапанов для отопления

В настоящее время для работы перепускных клапанов применяются два различных по своей сути принципа работы – пружинный и рычажно-грузовой. Последний чаще всего используются для больших магистралей центрального отопления. Рассмотрим специфику работы каждого из них.

Пружинные клапана

Этот сбросной предохранительный клапан системы отопления устанавливается в частных домах и квартирах.

Принцип действия этого механизма заключается в следующем. Поток жидкости воздействует на затвор капана, движение которого ограничивается пружиной. Как только значение давления превысит силу сжатия пружины – шток поднимется вверх. В результате этого теплоноситель поступит в выходной патрубок. После стабилизации внутреннего объема воды пружина клапана предохранительного для котла отопления вернет затвор в исходное положение. В итоге поток теплоносителя перестает поступать в выходной патрубок.

Рычажно-грузовой клапан

Такой тип сбросного предохранительного устройства применяется для трубопроводов больших диаметров (от 200 мм). В нем вместо пружины усилие на шток оказывает груз с различной массой.

Перед тем как подобрать предохранительный клапан для системы отопления с подобной конструкцией, необходимо ознакомиться со спецификой его эксплуатации. Прежде всего – это грубая настройка критического значения давления. Сделать это можно изменяя массу на внешнем рычаге. У пружинных моделей это можно сделать провернув регулирующий колпачок. Причем минимальное изменение значения давления может составлять 0,2 бар.

Выбираем оптимальную модель

Процесс подбора предохранительного клапана системы отопления должен основываться на ее эксплуатационных характеристиках. Для этого помимо параметров отопления нужно ознакомиться с нормативным документом – ГОСТ 24570-81, который подробно описывает критерии выбора.

Так как рычажно-грузовые механизмы применяются в больших трубопроводах, то будут рассмотрены условия для пружинных моделей предохранительного клапана для котла отопления. Они разделяются на несколько основных пунктов – требования к механизму, трубопроводам и материалу изготовления.

Механизм

В конструкции перепускного клапана основными элементами являются пружина, шток и тарелка, на которую воздействует давление теплоносителя. В совокупности они должны формировать надежный механизм с точно рассчитанными параметрами. Главными из них являются условия срабатывания предохранительного клапана для системы отопления, подбор, установка.

Различают два этапа в работе устройства – время начала движения штока и полное открытие прохода для удаления излишка воды. Процентная разница значения давления между ними является основной характеристикой клапана. Кроме этого, она зависит от номинального значения давления в системе отопления.

  • До 0,25 МПа – 15%;
  • Свыше 0,25 МПа – 10%.

Чем выше рабочее давление, тем быстрее должно срабатывать устройство. При этом витки пружины предохранительного клапана для отопления не должны соприкасаться друг с другом.

Регулировочный механизм обязательно защищен от непосредственного влияния горячей воды.

Так как при долгом простое возможно «залипание» пружины, то в устройстве должен присутствовать механизм проверки его работоспособности (шток для ручного оттягивания пружины).

Подвод трубопровода

Перед тем как подбирать предохранительный клапан для системы отопления, нужно правильно определиться с его диаметром. Он не должен быть меньше самого подводящего патрубка. В противном случае гидравлическое сопротивление не позволит устройству нормально выполнять свои функции. Обязательно предусмотрена защита сбросного предохранительного клапана для системы отопления от промерзания – воздействие минусовых температур негативно влияет на работу.

Во время монтажа предохранительный клапан системы отопления должен иметь уклон только в сторону котла. Это обеспечит минимальные гидравлические потери при воздействии давления на тарелку.

Материал изготовления

Корпус чаще всего изготавливается из латуни, так как этот материал имеет минимальный коэффициент температурного расширения, надежен и доступен в финансовом плане. Подбор предохранительного клапана системы отопления по этому параметру очень важен – при достижении максимального давления корпус не должен разрушаться.

Для предохранительного клапана отопления принцип работы заключается еще и в своевременной настройке значения давления срабатывания. Чтобы сделать это максимально быстро регулирующий блок изготавливается из специального термостойкого пластика. Он не изменяет своей геометрии и остается жестким даже при максимальной температуре воды.

Особенности установки предохранительного клапана

Профессиональная установка предохранительного клапана в системе отопления заключается в учете не только его характеристик, но и работы расширительного бака. Как только последний не сможет расширить внутренний объем труб – перепускной клапан должен сработать и удалить излишек воды из труб.

По правилам сбросной предохранительный клапан для системы отопления должен устанавливаться сразу после выходного патрубка котла (на схеме это элементы 3 и 4). Оптимальное расстояние между ними составляет 20-30 см. Для визуального контроля перед ним монтируется манометр. По его показаниям можно определить текущее состояние системы.

Существуют определенные правила установки предохранительного клапана в системе отопления:

  • Перед устройством и котлом нельзя монтировать запорное оборудование – задвижки, краны и т.д.;
  • Для удаления излишка воды на выходной патрубок правильно выбранного предохранительного клапана отопления устанавливается сливная трубка. Она может быть соединена с обратной или канализационной трубой;
  • В закрытой гравитационной системы предохранительный отопительный клапан устанавливается в самой высокой точке.

Помимо этого нужно периодически проводить проверку состояния механизма. Для пружинных моделей характерно «слипание» тарелки со стенками корпуса. Это повышает значение максимального давления открытия предохранительного клапана в системе отопления. В результате при превышении допустимого значения давления устройство не сработает.

Если же количество аварийных спусков было 7-8 раз – специалисты рекомендуют заменить клапан. Это связано с естественным износом пружины и тарелки.

В большей степени последнее относится к условиям эксплуатации предохранительного клапана для отопления, чем к принципу его работы. Однако без этого даже при идеально выполненном монтаже повышается вероятность некорректного функционирования устройства.

Что следует учитывать во время подбора предохранительного клапана в автономную систему отопления? Соответствие его технических характеристик эксплуатационным. Также важно правильно соединить его с патрубком. Для этого лучше всего использовать традиционную паклю для труб. Лента ФУМ может не выдержать температурного воздействия, в результате чего появится течь.

Для лучшего понимания принципа работы предохранительного клапана рекомендуется посмотреть видео об особенности конструкции и функционирования пружинной модели:

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.
Читать еще:  Как подключить радиаторы отопления

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.

Как подобрать предохранительный клапан

Нередки ситуации, когда наступает необходимость в покупке трубопроводной арматуры, при этом покупатель обладает недостаточным количеством информации по теме, и ему сложно определиться с теми изделиями, которые ему действительно нужны. Задача может показаться сложной на первый взгляд, но если подойти к вопросу логически, то первое впечатление окажется ошибочным.

Если нам требуется предохранительный клапан, то сперва можно определиться с его типом. Они бывают двух типов :

  • закрытого,
  • открытого.

Клапаны закрытого типа , в свою очередь, подразделяются на:

  • с узлом ручного подрыва (узел даёт возможность продублировать срабатывание клапана, если давление достигнет 80% от номинального. В противоположном случае узел заклинит и клапан сломается);
  • без узла ручного подрыва.

Все предохранительные клапаны изначально имеют настройку срабатывания. При достижении критического давления, клапан сработает, сбрасывая его до нормального значения. У некоторых фланцев нет функции отстройки, из-за специальной пружины. Этот момент лучше уточнить при заказе.

Клапан надо будет присоединить. Существует три типа соединений, используемых на трубопроводной арматуре:

  • фланцевое (самое распространенное)
  • муфтовое (используется реже)
  • присоединение с патрубками под приварку (самое редкое).

Помимо типа присоединения клапана, необходимо уточнить ещё несколько параметров :

  1. Размеры и параметры рабочей среды;
  2. Давление настройки клапана, при котором сохраняется герметичность затвора;
  3. Диаметр трубопроводной линии (номинальный);
  4. Номинальное давление;
  5. Тип клапана;
  6. Тип конструктивного исполнения.

Таким образом, зная на что обратить внимание, можно самостоятельно разобраться в вопросе. Кроме того, можно воспользоваться помощью сотрудников организации, в которой предохранительный клапан планируется приобрести.

Подобное техническое устройство в отопительной или другой технологической системе надёжно защитит её от непредвиденного повышения давления и от разрушения каких-либо элементов, которое может произойти в следствие этого.

Первый онлайн гипермаркет инженерных систем предлагает своим клиентам предохранительные клапаны по выгодной цене, с возможностью бесплатной доставки до объекта по России и СНГ.

Наши специалисты помогут подобрать необходимую трубопроводную арматуру, отталкиваясь от требований клиента. На сайте [website_name] представлен широкий выбор запорно-регулирующей арматуры для различных сфер применения. Больше информации можно получить по телефону +7 (495) 023-16-00.

Предохранительные клапаны основные принципы подбора

Назначение предохранительных клапанов и основные определения.

Задачей предохранительных клапанов является предохранение устройств, находящихся под давлением, от слишком высокого подъема давления выше предельного показателя.

Механизм этого действия работает следующим образом:

По достижении давления начала открытия клапан должен начать открываться;

При дальнейшем росте давления он должен перенять поток среды и стабильно его выводить;

После снижения давления в системе он должен снова герметично закрыться.

В предохранительных клапанах непосредственного действия, процесс открытия и закрытия происходит исключительно под влиянием силы, вызываемой рабочим фактором, а также противодействующей силой предохранительного механизма, которым является пружина.

Процесс изменения давления в устройстве, оснащенном предохранительным клапаном непосредственного действия, во временной функции представлен следующим графиком:

Под рабочими параметрами предохранительного клапана следует понимать:

p – давление, при котором наступает начало открытия клапана безопасности (начальное давление срабатывания);

p1 – давление, вызывающее максимальный шаг тарелки клапана (давление сброса);

b1 – процентный прирост начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимый для достижения полного шага и тем самым максимальной пропускной способности;

b2 – процентное падение начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимое для герметичного закрытия;

pr – рабочее давление предохраняемого устройства (давление нормальной работы устройства).

Диапазон работы предохранительного клапана находится между давлением, допустимым для предохраняемого устройства (Pmax), и максимальным давлением, которое может быть в устройстве после срабатывания предохранительного клапана (1,1 Pmax). Рабочее давление механизма (Pr), которое ниже допустимого давления (Pmax), позволяет свободно регулировать давление в механизме в диапазоне Pr -Pmax, без срабатывания предохранительного клапана.

Правильно подобранное предохранительное устройство должно соответствовать двум следующим основным условиям:

• должно успешно предохранять механизм, находящийся под давлением, от подъема давления выше значения, превышающего его допустимое значение максимально на 10%

• не должно своим срабатыванием мешать правильной эксплуатации механизма, находящегося под давлением.

Выполнение этих задач требует от проектировщика соответствующей регулировки и подготовки диапазонов рабочих давлений предохраняющего устройства в соответствии с зонами давлений, необходимых для предохраняемого устройства, находящегося под давлением.

Общие указания при определении значения начального давления срабатывания предохранительного клапана.

В случае малых сечений гнезда клапана (d0 3 )

* — значения взять соответственно выбранному типу клапана.

Для других сред (пар, газ и т.д.) расчет предохранительных клапанов ведется техническими специалистами фирмы «НЕМЕН».

Расчет предохранительного клапана СППК, пенного пожаротушения

Доброго дня, уважаемые читатели и гости страниц нашего блога.

В данной статье кратко обсудим как рассчитать предохранительный клапан для емкости под давлением.

Предохранительный клапан – это трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём

автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного.

В данном случае рассмотрим применение предохранительного клапана, установленного на горизонтальном (вертикальном) баке в системе пенного пожаротушения.

Методика расчета

Методика подбора предохранительных клапанов (СППК) изложена в ГОСТ 12.2.085-2002 — «Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности» и

ГОСТ 12.2.085-2017 — «Арматура трубопроводная. Клапаны предохранительные. Выбор и расчет пропускной способности». Методика расчета строиться на давлении настройки.

В данный момент ГОСТ 12.2.085-82 заменен на ГОСТ 12.2.085-2002.

ГОСТ 12.2.085-2002 заменен на ГОСТ 12.2.085-2017, но не отменен, частично действует, применяется в ЕАЭС.

ЕАЭС -Евразийский Экономический Союз.

Последовательность расчета СППК

Для наглядности расчета мы начнем с «Расчета пропускной способности клапана и перейдем к выбору оборудования».

С остальными пунктами которые идут выше по списку вы можете проработать самостоятельно взяв в руки указанные ГОСТы.

Методика расчет пропускной способности клапана указана в Приложении А (обязательное) ГОСТ 12.2.085-2002.

Исходные данные для подбора:

  • Давление начало открытия 1,6 МПа;
  • Рабочее давление 1,4 Мпа;
  • Температура подачи 5/20/25 °C;
  • Расчетная температура -52/50 °C;
  • Давление после редуктора (клапан снижения давления) -1,0 МПа;
  • Среда -пар (вода);

Расчет пропускной способности клапана предохранительного по ГОСТ 12.2085—2002

На основе данных составляем таблицу для расчета:

Р — 1.4 МПа Давление настройки (Рабочее давление);

∝² — Коэффициент расхода, соответствующий площади F. (Применим из паспорта на клапан)

Выполним расчет пропускной способности клапана предохранительного:

G= 5,03∙ ∝²∙F∙(( P1- P2)∙ r )^0,5

G=5,03∙0,38∙78,5мм²∙((1,61МПа- 0,1 МПа)∙ 997 кг/м³ )^0,5=5821,8кг/ч

5821,8 кг/ч = 5,839 м³ /ч

5,839 м³ /ч >0,1 м³ /ч

Вывод: G > G1, условие выполняется.

Давление расчетное Р: Избыточное давление, на которое производиться расчет прочности оборудования (в нашем случае сосуд в соответствии с ГОСТ 14249)

Примечание — Расчетное давление, как правило, принимают рваным рабочему давлению или выше.

Давление рабочее Р: Наибольшее (максимальное) избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана.

Расчет производительности предохранительных клапанов для обеспечения отсутствия избыточного давления жидкости на корпусе в случае пожара.

Расчет выполнен в соответствии с ГОСТ 12.2.085-2017

Давление подачи 1,2/1,4 МПа;

Температура подачи 5/20/25 °C;

Расчетная температура -52/50; °C

Давление после редуктора (клапан снижения давления) -1 МПа;

  • Обязательное условие протекания процесса без утечки через ПК (предохранительный клапан)
Читать еще:  Высота установки радиатора от пола: на каком вешать расстоянии

где Рн — 1,4 МПа – давление настройки клапана, МПа (Параметры производителя. Паспорт. Предохранительный клапан тип D10/CS).

Рр – 1 МПа рабочее давление системы пенотушения, после клапана сброса давления.

  • Давление открытия клапана, Рно МПа (плюс 10% к давлению настройки клапана Рно)

Рно= Рн х 1,1 [Табл.3 Примечание п. 4 ГОСТ 12.2.085-2017];

Р но= 1,4 х 1,1 = 1,54 МПа;

где 1,1 – коэффициент, учитывающий 10% от рабочего давления;

Расчетное давление является давлением начала открытия клапана

  • Давление полного открытия клапанов, Рпо МПа

Рпо = Рн х 1,15 [п. 5.4 (2) ГОСТ 12.2.085-2017];

1,15 – коэффициент, учитывающий 15% от расчетного давления;

Рпо = 1,4 х 1,15 = 1,61 МПа

где Рпо — давление полного открытия клапана.

  • Давление закрытия клапанов, Рз МПа (минус 15% от давления настройки клапана Рно)

Рз = 1,4 — 0,21 = 1,19 МПа

По результатам расчетов выбран клапан с параметрами:

Давление настройки клапана – 1,4 МПа;

Давление открытия — 1,4 плюс 10% = 1,54 МПа;

Давление закрытия — 1,4 минус 15% = 1,19 МПа;

Дорогие читатели, на этом можем закончить наш типовой расчет. Приведенную методику расчета предохранительного клапана пенного пожаротушения можно применить к системам отопления, кондиционирования, и.т.д

Читайте наш блог, совершайте подписки в социальных сетях и будьте здоровы!

Предохранительный клапан

Любая система, работающая под давлением, нуждается в защите от перегрузок по давлению, возникающих в нештатных или аварийных ситуациях. Для этого применяются предохранительные клапаны. Они различаются по конструкции и характеристикам, для каждой установки — газовой или жидкостной — можно подобрать подходящую предохранительную арматуру.

Назначение

Основное назначение предохранительного клапана – защита системы от повышенного давления, которое может привести к ее повреждению или даже разрушению. Клапан сбрасывает излишки рабочей среды при превышении предельного значения ее напора. Сброс происходит в дренажную систему или в атмосферу. После того, как давление в системе упадет до нормального, предохранительный клапан закрывается и сброс прекращается.

Принцип действия клапанов

Принцип работы любого предохранительного клапана чрезвычайно прост. Запирающий элемент прижимается к седлу пружиной. По мере роста давления оно начинает превозмогать силу сжатия пружины, сжимая ее и отодвигая запорный элемент от седла. В открытый просвет устремляются излишки жидкости или газа. По мере выхода напор снижается, пружина отжимает запорный элемент обратно к седлу.

Устройство закрывается и готово к следующему рабочему циклу. Сила сжатия пружины, а, следовательно, порог срабатывания регулируется винтом.

Классификация предохранительных клапанов

Специалисты классифицируют устройства по различным параметрам.

По принципу действия:

  • Прямого. Это классический механический предохранительный клапан.
  • Непрямого. Используется датчик давления, автоматика управления, дистанционно управляемый вентиль. Датчик с вентилем могут быть разнесены по разным местам конструкции.

По способу открытия затвора:

  • пропорционального (для малосжимаемых рабочих сред);
  • двухступенчатые (для газов).

По способу нагружения золотника:

  • пружинные;
  • рычажно-грузовые;
  • магнито-пружинные.

Существуют и другие типы аварийных предохранительных клапанов, применяемых в специальных промышленных установках.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

  • малого подъема: до 1/20;
  • среднего подъема: до 1/4;
  • полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

  • жидкостных систем высокого давления;
  • газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

При больших значениях напора заметно увеличиваются габариты рычагов и грузов. Кроме того, они могут входить в резонанс и создавать высокие уровни вибрации.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

  • Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
  • Достаточная пропускная способность при открытии.
  • Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
  • Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
  • Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

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

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

  • производительность бойлера или главного насоса;
  • объем и рабочая температура рабочей среды;
  • особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector