чем оборудуются импульсный предохранительный клапан
Импульсно-предохранительное устройство
Владельцы патента RU 2285181:
Изобретение относится к защитной энергетической арматуре и предназначено защищать от превышения давления в котельных агрегатах, трубопроводах, сосудах, работающих под давлением, и других объектов ТЭС. Импульсно-предохранительное устройство содержит предохранительный клапан. Этот клапан имеет корпус с входным и выходным патрубками. Входной патрубок соединен с магистральным трубопроводом энергетической установки. Выходной патрубок соединен с атмосферой. В корпусе размещены запорный орган и сервопривод. Запорный орган состоит из седла корпуса и тарелки. Сервопривод включает камеру с поршнем. Подпружиненный шток поршня соединен с тарелкой запорного органа. Импульсный клапан имеет впускной и выпускной патрубки. Впускной патрубок связан с магистральным трубопроводом энергетической установки. Выпускной патрубок связан с надпоршневым пространством камеры сервопривода. Устройство дополнительно содержит регулирующий клапан. Вход регулирующего клапана соединен с надпоршневым пространством камеры сервопривода. Выход регулирующего клапана соединен с ее подпоршневым пространством. Изобретение направлено на обеспечение возможности надежной защиты энергетического оборудования ТЭС при резком повышении давления в магистральном трубопроводе. 1 ил.
Изобретение относится к защитной энергетической арматуре, в частности к импульсно-предохранительным устройствам, предназначенным для защиты от превышения давления в котельных агрегатах, трубопроводах, сосудах, работающих под давлением, и других объектов ТЭС.
Известно импульсно-предохранительное устройство, содержащее корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, запорный орган, закрепленный на штоке поршня приводного цилиндра, импульсный мембранный клапан с выходным и входным боковыми патрубками, последним из которых входная камера клапана сообщена с линией, соединяющей полость мембраны импульсного клапана с подводящим трубопроводом, причем входная камера импульсного мембранного клапана снабжена осевым выходным патрубком с обратным клапаном, подключенным вместе с боковым выходным патрубком к подпоршневой зоне приводного цилиндра (см. описание к а.с. СССР №1229498, заявл. 29.11.84, опубл. 07.05.86, кл. F 16 К 17/10).
Заявляемое и известное решения имеют следующие общие существенные признаки: корпус с подводящим и отводящим трубопроводами, запорный орган, закрепленный на штоке поршня приводного цилиндра; импульсный клапан с выходным и входным патрубками.
Недостатком известного импульсно-предохранительного устройства является то, что оно не позволяет обеспечить плавного срабатывания запорного органа, закрепленного на штоке поршня приводного цилиндра, и надежной защиты энергетического оборудования ТЭС. Кроме того, устройство имеет сложную конструкцию.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению (прототипом) является импульсно-предохранительное устройство, содержащее предохранительный клапан, имеющий корпус с входным и выходным патрубками, входной из которых соединен с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выходной с атмосферой, размещенные в корпусе запорный орган, состоящий из седла корпуса и тарелки, и сервопривод, включающий камеру с поршнем, подпружиненный шток которого соединен с тарелкой запорного органа, и импульсный клапан, впускным патрубком связанный с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выпускным с надпоршневым пространством камеры сервопривода (см. Отраслевой каталог НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ «Арматура энергетическая для ТЭС и АЭС» М., 1981, с.42-54).
Существенные признаки: предохранительный клапан, имеющий корпус с входным и выходным патрубками; соединение входного патрубка с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выходного с атмосферой; размещение в корпусе запорного органа, состоящего из седла корпуса и тарелки; выполнение сервопривода, включающего камеру с поршнем, подпружиненный шток которого соединен с тарелкой запорного органа; наличие импульсного клапана, впускным патрубком связанного с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выпускным с надпоршневым пространством камеры сервопривода, являются общими существенными признаками с заявляемым техническим решением.
Недостатком данного устройства также является то, что оно не позволяет обеспечить возможность надежной защиты энергетического оборудования ТЭС при резком повышении давления в магистральном трубопроводе.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы обеспечить возможность надежной защиты энергетического оборудования ТЭС при резком повышении давления в магистральном трубопроводе путем плавного срабатывания запорного органа предохранительного клапана.
Поставленная задача решается тем, что в импульсно-предохранительном устройстве, содержащем предохранительный клапан, имеющий корпус с входным и выходным патрубками, входной из которых соединен с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выходной с атмосферой, размещенные в корпусе запорного органа, состоящий из седла корпуса и тарелки, и сервопривод, включающий камеру с поршнем, подпружиненный шток которого соединен с тарелкой запорного органа, и импульсный клапан, впускным патрубком связанный с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выпускным с надпоршневым пространством камеры сервопривода, согласно изобретению импульсно-предохранительное устройство дополнительно содержит регулирующий клапан, вход которого соединен с надпоршневым пространством камеры сервопривода, а выход с ее подпоршневым пространством.
Существенные признаки: наличие в импульсно-предохранительном устройстве регулирующего клапана; соединение входа регулирующего клапана с надпоршневым пространством камеры сервопривода предохранительного клапана, а выхода с ее подпоршневым пространством отличают заявляемое изобретение от его ближайшего аналога.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Импульсно-предохранительное устройство содержит предохранительный 1, импульсный 2 и регулирующий 3 клапана. Предохранительный 1 клапан имеет входной 4 и выходной 5 патрубки, входной 4 из которых соединен с магистральным трубопроводом 6 энергетической установки (на чертеже не показана), а выходной 5 с атмосферой. В корпусе предохранительного 1 клапана размещен запорный орган и сервопривод. Запорный орган состоит из седла 7 корпуса и тарелки 8. Сервопривод включает камеру 9 с поршнем 10, подпружиненный шток 11 которого соединен с тарелкой 8 запорного органа. Импульсный 2 клапан имеет впускной 12 патрубок, связанный с магистральным трубопроводом 6 энергетической установки, и выпускной 13, соединенный с надпоршневым пространством камеры 9 сервопривода. Регулирующий 3 клапан имеет вход 14, который соединен с надпоршневым пространством камеры 9 сервопривода, и выход 15, подключенный к ее подпоршневому пространству.
Импульсно-предохранительное устройство работает следующим образом.
Предварительно настраивают импульсный 2 клапан на срабатывание при определенном превышении давления в магистральном трубопроводе 6 энергетической установки и регулирующий 3 клапан, причем при настройке регулирующего 3 клапана его проходное сечение устанавливают меньше проходного сечения импульсного 2 клапана.
При превышении давления пара в магистральном трубопроводе 6 энергетической установки выше допустимого импульсный 2 клапан, связанный впускным 12 патрубком с магистральным трубопроводом 6, открывается. Пар из выпускного 13 патрубка импульсного 2 клапана подается в надпоршневое пространство камеры 9 сервопривода предохранительного 1 клапана. За счет давления пара в надпоршневом пространстве камеры 9 сервопривода поршень 10, преодолевая усилие пружины штока 11, перемещается, при этом шток 11 нажимает на тарелку 8. Пар из магистрального трубопровода 6 энергетической установки через кольцевое пространство между седлом 7 корпуса и тарелкой 8 запорного органа поступает в выходной патрубок 5, а затем в атмосферу. Так как надпоршневое пространство камеры 9 соединено с входом 14 регулирующего 3 клапана, а подпоршневое пространство с его выходом 15, то пар с выхода 15 регулирующего 3 клапана одновременно поступает и в подпоршневое пространство камеры 9. Давление, создаваемое регулировочным 3 клапаном в подпоршневом пространстве камеры 9, препятствует быстрому срабатыванию предохранительного 1 клапана. Быстродействие предохранительного 1 клапана зависит от настройки регулировочного 3 клапана.
Заявляемое изобретение позволяет обеспечить возможность надежной зашиты энергетического оборудования ТЭС при резком повышении давления в магистральном трубопроводе путем плавного срабатывания запорного органа предохранительного клапана.
Импульсно-предохранительное устройство, содержащее предохранительный клапан, имеющий корпус с входным и выходным патрубками, входной из которых соединен с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выходной с атмосферой, размещенные в корпусе запорный орган, состоящий из седла корпуса и тарелки, и сервопривод, включающий камеру с поршнем, подпружиненный шток которого соединен с тарелкой запорного органа, и импульсный клапан, впускным патрубком связанный с магистральным трубопроводом энергетической установки, а выпускным с надпоршневым пространством камеры сервопривода, отличающееся тем, что импульсно-предохранительное устройство дополнительно содержит регулирующий клапан, вход которого соединен с надпоршневым пространством камеры сервопривода, а выход с ее подпоршневым пространством.
Импульсные предохранительные клапаны прямого действия как решение проблемы повышения надёжности предохранительных устройств
В. М. Шокало, инженер по техническому надзору, Новочеркасская ГРЭС, г. Новочеркасск, Ростовская обл.
На ТЭЦ с параметрами высокого давления применяются импульсные предохранительные клапаны (ИПУ) непрямого действия, которые представляют собой корпус со сбросным клапаном, действующим на закрытие, и гидроприводом, действующим на принудительное открытие сбросного клапана (рис. 1). Гидропривод ИПУ с защищаемым объектом соединён импульсными трубками через импульсный клапан. Поршень гидроцилиндра имеет сальниковое уплотнение и ручную поджимную грундбуксу. Для смягчения ударов уплотнительных поверхностей ИПУ имеет противоударное устройство с уплотняемым штоком и механизм с уплотняемым штоком удержания в закрытом состоянии сбросного клапана при работе под вакуумом.
Рисунок 1. Импульсные предохранительные клапаны непрямого действия (фото с сайта wnroilfield.com).
Принцип работы ИПУ непрямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на закрытие сбросного клапана. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит, как правило, заполнение гидропривода рабочей средой из защищаемого объекта и создание давления для открытия сбросного клапана за счёт разности рабочих площадей сбросного клапана и поршня гидропривода.
Дополнительное время на заполнение гидропривода рабочей средой и создание в нём достаточного давления приводит к инерционности (запаздыванию открытия сбросного клапана ИПУ) в аварийных режимах 1.
По этой причине в 70-е годы на Новочеркасской ГРЭС произошли две аварии
с разрывом растопочного сепаратора и растопочного трубопровода – не сработали по 3 параллельно установленных ИПУ. После аварий дополнительно были смонтированы мембранные предохранительные устройства (МПУ).
На не блочных ТЭЦ с параметрами низкого и среднего давления, а также в крупных котельных, в основном, применяются пружинные предохранительные клапаны прямого действия, более надёжные, но малой пропускной способности, где давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины (рис. 2).
Рисунок 2. Пружинный предохранительный клапан прямого действия (фото с сайта wikiwand.com).
Принцип работы ИПУ непрямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на закрытие сбросного клапана. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит, как правило, заполнение гидропривода рабочей средой из защищаемого объекта и создание давления для открытия сбросного клапана за счёт разности рабочих площадей сбросного клапана и поршня гидропривода.
Дополнительное время на заполнение гидропривода рабочей средой и создание в нём достаточного давления приводит к инерционности (запаздыванию открытия сбросного клапана ИПУ) в аварийных режимах 3.
По этой причине в 70-е годы на Новочеркасской ГРЭС произошли две аварии
с разрывом растопочного сепаратора и растопочного трубопровода – не сработали по 3 параллельно установленных ИПУ. После аварий дополнительно были смонтированы мембранные предохранительные устройства (МПУ).
На не блочных ТЭЦ с параметрами низкого и среднего давления, а также в крупных котельных, в основном, применяются пружинные предохранительные клапаны прямого действия, более надёжные, но малой пропускной способности, где давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины (рис. 2).
Рисунок 3. Импульсный сильфонный предохранительный клапан: 1 – корпус; 2 – импульсный клапан; 3 – сбросной клапан; 4 – сильфонный гидроцилиндр; 5 – дроссельная шайба.
Кроме того, конструкция ИСПК значительно упрощена в сравнении с конструкцией ИПУ. В данной конструкции нет противоударного устройства с уплотняемым штоком, нет механизма удержания сбросного клапана при работе под вакуумом, а сильфонный гидропривод не имеет сальникового уплотнения, вследствие чего, расхаживание (продувка) ИСПК ограничивается только расхаживанием импульсных клапанов, что снижает риск необходимости вывода в ремонт защищаемого оборудования в аварийных ситуациях.
Принцип работы ИСПК прямого действия заключается в следующем. Давление среды защищаемого объекта действует на открытие сбросного клапана, который удерживается в закрытом состоянии сильфонным гидроприводом вследствие разности площадей рабочих поверхностей сбросного клапана и сильфонного гидропривода. При срабатывании импульсного клапана на его открытие в атмосферу происходит мгновенное снижение давления в сильфоне и под действием давления в защищаемом объекте мгновенно открывается сбросной клапан.
Сопутствующими факторами для высокой надёжности ИСПК являются малоподъёмность сбросных клапанов и низкая цикличность срабатывания [2].
Вывод: в результате замены ИПУ непрямого действия на ИСПК прямого действия повысится безопасность и надёжность работы ТЭЦ и котельных высоких параметров, служащих в качестве источников теплоснабжения.
Литература
1. А.К. Зыков и др. Справочник по объектам котлонадзора. – М. Энергия. 1974 г.
2. Л.Е. Андреева. Сильфоны. Расчёт и проектирование. – М. Машиностроение. 1975 г.
3. Д.Ф. Гуревич. Расчёт и конструирование трубопроводной арматуры. – М. 5-е издание, ЛКИ. 2008 г.
В. М. Шокало, Импульсные предохранительные клапаны прямого действия как решение проблемы повышения надёжности предохранительных устройств
Коментарии
Ягуров, Интек [ 09:08:38 / 15.08.2021]
Когда читаю статью о поршневых механизмах мне кажется это так заводит) Возможно у меня просто давно уже не было женщины и моему поршню нужно чем то себя занять. Выбрал уже кстати на http://www.intim-fantasia.com.ua/for-him игрушки для мужчин. Буду пробовать как доставка приедет.
Оставить комментарий
Тематические закладки (теги)
Похожие статьи:
Наладка системы теплоснабжения промышленного предприятия, сменившего источник тепловой энергии
Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств. Эффективней пластинчатого!
Предохранительная арматура
Предохранительная арматура, прежде всего, выступает как защита трубопроводов и сосудов, в которых возможно повышение давления:
Все указанные виды возмущений вызывают необходимость сброса избыточного давления рабочей среды из защищаемой системы. Сброс избыточного давления может быть осуществлён предохранительной арматурой за счёт удаления части рабочей среды.
Иногда к предохранительной арматуре причисляют перепускные клапаны, которые предназначены для поддержания давления среды на требуемом уровне путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он и отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы. Перепускной клапан поддерживает постоянство давления в системе на входе в клапан («до себя»).
Образцы предохранительной арматуры представлены на сайте по ссылке
1. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН
Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, он обеспечивает защиту системы от превышения избыточного давления.
1.1. Принцип действия предохранительного клапана
На примере чертежа пружинного клапана прямого действия рассмотрим типичную конструкцию. 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. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник (№4 на рис.1), а задатчиком выступает пружина (№2 на рис.1). С помощью пружины клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом (№1 на рис.1).
Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. Циркулирующая рабочая среда оказывает давление на пружину, которая срабатывает (сжимается) при превышении давления настройки, запорный орган начинает открываться и происходит сброс рабочей среды через отводящий патрубок. С понижением давления в защищаемойсистеме, возмущающие воздействия исчезают. Запорный орган клапана под действием усилия от пружины закрывается.
В некоторых моделях предохранительного клапана можно регулировать давления, при котором срабатывает клапан, но также существуют модели, не допускающие самостоятельной регулировки давления (оно настраивается производителем в заводских условия и защищено от перенастройки крышкой).
Рис.1. Пружинный предохранительный клапан (1-винт для настройки; 2- пружина; 3-сильфон; 4- золотник; 5- корпус)
Образец сильфонного углового предохранительного клапана можно рассмотреть на сайте по ссылке
Также не стоит забывать о том, что дренажная (сбросная) трубка не должна превышать следующим параметрам:
По высоте подъёма запирающего элемента затвора, величина которого равна отношению хода запирающего элемента к наименьшему диаметру седла, различают малоподъемные, полноподъемные и среднеподъемные предохранительные клапаны
Малоподъемный предохранительный клапан— высота подъема затвора не превышает 1/20 диаметра седла.
В малоподъемных предохранительных клапанах, как правило, применен пропорциональный механизм открытия.
Они отличаются малой пропускной способностью, простым устройством и меньшей ценой, по сравнению с полноподъемными клапанами.
Полноподъемный предохранительный клапан— высота подъемна затвора больше или равна диаметру седла.
В полноподъемных предохранительных клапанах, как правило, применяется двухпозиционный механизм открытия. Клапаны отличаются высокой пропускной способностью и устанавливаются в системах со сжимаемыми средами, например паром или сжатым воздухом. Конструкция полноподъемного предохранительного клапана сложнее, чем у малоподъемного, а цена соответственно выше.
Образец полноподъемного предохранительного клапана представлен на сайте по ссылке
Среднеподъемные предохранительные клапаны- высота подъема тарелки от 1/20 до 1/4. Обычно их используют для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способностью.
Рис.2 Малоподъемный (а) и полноподъемный (б) предохранительные клапаны.
Различие по виду нагрузки на запирающий элемент (золотник). В зависимости от того, какая сила противодействует силе давления на него со стороны рабочей среды, различают:
В предохранительных грузовых клапанах нагрузкой на запирающий элемент (золотник) является сила тяжести груза.
В предохранительных пружинных клапанах давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. Один и тот же пружинный клапан может быть использован для различных пределов настройки давления срабатывания путём комплектации различными пружинами. Многие клапаны изготавливаются со специальным механизмом (рычагом, грибком и др.) ручного подрыва для контрольной продувки клапана. Это делается с целью проверки работоспособности клапана, так как во время эксплуатации могут возникнуть различные проблемы, например прикипание, примерзание, прилипание золотника к седлу. Однако в некоторых производствах в условиях агрессивных и токсичных сред, высоких температур и давлений, контрольная продувка может быть очень опасной, поэтому для таких клапанов возможность ручной продувки не предусматривается и даже запрещается.
Чаще всего пружины подвергаются воздействию рабочей среды, которая сбрасывается из трубопровода или ёмкости при срабатывании, для защиты от слабоагрессивных сред применяют специальные покрытия пружин. Уплотнение по штоку в таких клапанах отсутствует. В случаях же работы с агрессивными средами в химических и некоторых других установках пружину изолируют от рабочей среды при помощи уплотнения по штоку сальниковым устройством, сильфоном или эластичной мембраной. Сильфонное уплотнение применяется также в тех случаях, когда утечка среды в атмосферу не допускается, например на АЭС.
Если груз закреплен на рычаге─ это предохранительный рычажно-грузовой клапан.
Рычажно-грузовые клапаны изготавливают только малоподъемными, они отличаются простотой конструкцией и постоянством усилия.
В таких клапанах усилию на золотник от давления рабочей среды противодействует сила груза, передаваемая через рычаг на шток клапана. Настройка таких клапанов на давление открытия производится фиксацией груза определённой массы на плече рычага. Рычаги также используют для ручной продувки клапана. Такие устройства запрещено использовать на передвижных сосудах. Для герметизации сёдел больших диаметров требуются значительные массы грузов на длинных рычагах, что может вызвать сильную вибрацию устройства, в этих случаях применяются корпуса, внутри которых сечение сброса среды образовано двумя параллельно расположенными сёдлами, которые перекрываются двумя золотниками при помощи двух рычагов с грузами. Таким образом, в одном корпусе монтируются два параллельно работающих затвора, что позволяет уменьшить массы груза и длины рычагов, обеспечивая нормальную работу клапана.
Рычажно-пружинным называется предохранительный пружинный клапан, в котором пружина закреплена не по оси запирающего элемента, а усилие от нее передается при помощи рычажного механизма. Пружинный предохранительный клапан имеет простую конструкцию, надежен в эксплуатации, обладает высокой чувствительностью.
В магнито-пружинном клапане используется электромагнитный привод, то есть они не являются арматурой прямого действия. Электромагниты в них могут обеспечивать дополнительное прижатие золотника к седлу, в этом случае при достижении давления срабатывания по сигналу от датчиков электромагнит отключается и давлению противодействует лишь пружина, клапан начинает работать как обычный пружинный. Также электромагнит может создавать усилие открытия, то есть противодействовать пружине и принудительно открывать клапан. Существуют клапаны, в которых электромагнитный привод осуществляет и дополнительное прижатие, и усилие открытия, в этом случае пружина служит для подстраховки на случай прекращения электропитания, при обесточении такие устройства начинают работать как пружинные клапаны прямого действия. Магнито-пружинные клапаны применяются чаще всего в сложных импульсных предохранительных устройствах в качестве управляющих или импульсных клапанов.
В предохранительном клапане с газовой камерой усилие, противодействующее воздействию рабочей среды на запирающий элемент, создается давлением сжатого газа, действующего на запирающий элемент через мембрану, сильфон или поршень.
По характеру подъёма замыкающего органа предохранительные клапаны разделяют на пропорциональные и двухпозиционные.
Пропорциональные предохранительные клапаны— открываются пропорционально росту давления, с подъемом затвора равномерно увеличивается объем сбрасываемой среды.
Рис.4.Пропорциональный предохранительный клапан
Они применяются для воды или других не сжимаемых сред, хотя конструкция не исключает возможность применения со сжимаемыми средами.
По сравнению с двухпозиционными, пропорциональные предохранительные клапаны обладают такими преимуществами:
Двухпозиционные предохранительные клапаны— открываются моментально на полный ход, при достижении давления начала открывания. Применение таких клапанов рекомендовано для сжимаемых сред (пар, воздух, газ). Автоколебания затвора это основной недостаток двухпозиционных устройств.
Работа предохранительного клапана в режиме автоколебаний возможна:
Рис.5 Двухпозиционный предохранительный клапан
Применение двухпозиционного клапана для воды или другой несжимаемой жидкости имеет две особенности:
По способу выпуска избыточной среды предохранительные клапаны можно разделить на открытые и закрытые.
Через открытые клапаны рабочая среда уходит в окружающую среду. Если это недопустимо, например, из экологических соображений, используют закрытые предохранительные клапаны, выпускающие рабочую среду в закрытую систему с меньшим давлением.
Образцы пропорционального и двухпозиционного ПК представлены на сайте, ссылки ниже:
1.3. Различия в конструкциях
Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз. Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно.
Рис.6 Предохранительный клапан с двумя седлами
2. ИМПУЛЬСНОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Это устройство представляющее собой совокупность двух или более предохранительных клапанов, из которых один (главный), установленный на основной магистрали, ёмкости или резервуаре, оснащён поршневым приводом, а второй (импульсный), с меньшим проходным сечением, служит управляющим элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет её в поршневой привод главного ПК.
Импульсный клапан может быть выполнен встроенным в главный или существовать как отдельный (вынесенный) элемент. В первом случае управление ИПУ осуществляется рабочей средой; в конструкции с вынесенным импульсным клапаном для повышения надежности работы последнего часто применяют электромагниты, получающие импульс при превышении давления от электроконтактных манометров, в этом случае при отсутствии электричества или неисправности электромагнитов импульсный клапан работает как ПК прямого действия.
2.1. Чертеж клапана
Представленный чертеж отображает разрез общего вида импульсного предохранительного клапана.
В середине седла 3 размещается толкатель 5 неподвижного типа.
Золотниковое уплотнение произведено из материалов, стойких к низким температурам.
2.2. Принцип работы импульсного предохранительного клапана
В условиях давления от нулевого показателя до рабочего значения золотники 2 и 4 за счет своих уплотнений прикасаются к седлам 1 и 3. Во время этого газ из полости «А» сквозь отверстие «е» меньшим диаметром поступает в сильфонную полость «Б», что обеспечивает непрерывное поджатие плоскостей, вызывающих уплотнение.
В условиях давления, значение которого равно показателям при начале раскрытия клапана, золотниковый уплотнитель 4 прикасается к торцу толкателя 5 и способствует образованию отверстия между седлом 3 и золотником 4. Газ из полости «Б» поступает сквозь проем «f» в атмосферу. Показатели давления в полости «Б» понизятся в отношении к полости «А», поскольку размер зазора «е» меньше, чем «f». Золотник 2 поднимается, газ сбрасывается из полости «А» в атмосферу с «упором» в обойму 9. Мощность влияния реакции потока на обойму заставит золотник с обоймой «зависнуть», чтобы преодолеть пружинное сопротивление 6.
Во время снижения давления в полости «А» снижается уровень силы реакции потока на обойму, золотник 2, под действием давления в полости «Б» опускается на седло 1. Происходит закрытие импульсного предохранительного клапана, что способствует обеспечению надежной герметичности.
2.3. ИПУ с пилотным управлением
Одной из разновидностей импульсных предохранительных устройств являются клапаны, в которых вся необходимая нагрузка на золотник главного клапана создаётся посторонней энергией, например сжатым воздухом высокого давления. Воздух из системы высокого давления, подаваемый на поршень главного клапана через пилотное устройство, создает необходимое усилие для закрытия клапана и обеспечения требуемой степени герметичности. При достижении в системе давления срабатывания воздух при помощи пилотного устройства автоматически сбрасывается и клапан открывается
2.4. Применение
ИПУ применяются для защиты от механического разрушения сосудов и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов при превышении давления. Но для обеспечения больших расходов среды в аварийном режиме иногда приходится устанавливать десятки предохранительных клапанов прямого действия в связи с их недостаточной пропускной способностью. В этих условиях целесообразно использовать ИПУ, они успешно применяются для защиты систем и агрегатов с высокими рабочими параметрами при необходимости сброса больших количеств рабочей среды. Поскольку в ИПУ для управления используется вспомогательная энергия, величина управляющих усилий может быть очень большой, так как она уже не ограничивается размерами клапана. Это усилие может эффективно использоваться как для осуществления четкого срабатывания, так и для обеспечения надежного герметичного перекрытия запорного органа.
ИПУ существенно дороже, чем клапаны прямого действия, но с ростом параметров среды разница в их стоимости быстро сокращается
3. МЕМБРАННЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Мембранные предохранительные устройства (МПУ)- предназначены для защиты объектов от опасных перегрузок давлением и широко применяются в следующих отраслях промышленности:
Мембранные предохранительные устройства подразделяются на:
МПУ с разрывными мембранами, применяются на жидких и газообразных средах — с предохранительной мембраной, плоской или куполообразной, работающей на разрыв под давлением, действующим на ее вогнутую поверхность. При превышении давления над допустимым рабочим мембрана начинает растягиваться. Из-за повышения давления растяжение будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут предел прочности и мембрана не разорвется.
Рис.8 МПУ с разрывной мембраной
МПУ с «хлопающими» мембранами, применяются в основном на газообразных средах— с куполообразной предохранительной мембраной, работающей на потерю устойчивости (хлопок) под давлением, действующим на выпуклую поверхность и приводящим к её сжатию. При достижении диапазона давления разрыва сжимающая сила будет стремиться выгнуть диск и вызвать его разрыв по предварительно ослабленному сечению.
Рис.9 МПУ с хлопающей мембраной
Хлопающие мембраны имеют ряд преимуществ над мембранами разрывного типа:
3.1. Применение
МПУ применяются для защиты объектов технологического оборудования, сосудов и трубопроводов от опасных перегрузок избыточным и (или) вакуумметрическим давлением, создаваемых рабочими средами и устанавливаются на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к оборудованию. МПУ используются как в качестве самостоятельных предохранительных устройств, так и в сочетании с предохранительными клапанами.
3.2. Требования к установке МПУ
МПУ используются как в качестве самостоятельных предохранительных устройств, так и в сочетании с предохранительными клапанами.
В качестве самостоятельных предохранительных устройств МПУ устанавливаются:
В сочетании с предохранительными клапанами МПУ устанавливаются:
4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЕ
Предохранительная арматура должна отвечать многим требованиям.
Требования безопасности к предохранительной арматуре сформулированы в «Р 53672-2009 ГОСТ. Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности». (С 1 апреля 2017 года этот документ утрачивает силу в связи с изданием Приказа Росстандарта от 26.05.2015 № 439-ст. Вместо него в качестве национального стандарта для добровольного применения в Российской Федерации с 1 апреля 2016 г в действие вводится ГОСТ 12.2.063- 2015).
Автор статьи:
специалист по работе с корпаративными клиентами
ООО «Крионика»
Давлетгареева Эльвира