Что такое предохранительная арматура
Предохранительная арматура
Предохранительная арматура— арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды, так называемого массотвода.
К предохранительной арматуре относятся:
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Предохранительная арматура» в других словарях:
предохранительная арматура — Арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. [ГОСТ Р 52720 2007] Тематики арматура трубопроводная EN relief valve … Справочник технического переводчика
предохранительная арматура — 3.5 предохранительная арматура: Арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. [ГОСТ Р 52720 2007, статья 3.2] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Арматура, предохранительная — Предохранительная арматура Промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования от аварийных изменений параметров. Смотреть все термины ГОСТ 24856 81. АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДНАЯ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник … Словарь ГОСТированной лексики
Арматура трубопроводная — класс устройств, устанавливаемых на трубопроводах и патрубках сосудов, и предназначенных для управления потоками (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения) рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Арматура предохранительная — Предохранительная арматура арматура, предназначенная для автоматической защиты котла и его оборудования от недопустимого повышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. Источник: Правила перевозок жидких грузов наливом в вагонах… … Официальная терминология
Арматура — специальные конструкционные устройства, предназначенные для: 1. герметичного отключения части контура; 2. регулирования расхода, давления, уровня теплоносителя; 3. контроля положения уровня; предотвращение повышения давлений сверх допустимого; 4 … Термины атомной энергетики
арматура — J.2.3. арматура: Устройство крепления светофильтра. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
арматура предохранительная — 3.2 арматура предохранительная Арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. Источник: СТ ЦКБА 011 2004: Арматура трубопроводная.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Арматура, промышленная трубопроводная — Промышленная трубопроводная арматура Устройство, устанавливаемое на трубопроводе и емкости и обеспечивающее управление потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения. Примечание. Термин промышленная трубопроводная арматура разрешается… … Словарь ГОСТированной лексики
Арматура — Арматура комплект вспомогательных устройств и деталей для обеспечения функционирования какого либо устройства, машины, оборудования или конструкции. Содержание 1 В строительстве и архитектуре 2 В электротехнике … Википедия
Предохранительная арматура
Трубопроводная предохранительная арматура – группа приспособлений, устанавливаемая на различных трубопроводах для обеспечения их безопасной работы. Функционально такая продукция предназначена для предотвращения аварийных ситуаций при критическом росте давления в системе путем сброса избыточного объема рабочей среды. Предохранительные устройства применяются с различными материалами в жидкостном и газообразном состоянии.
Роль запорной предохранительной арматуры при организации нормальной работы трубопроводной сети сложно переоценить. Она обязательна для комплектации систем, используемых в энергетике, промышленности, коммунальном хозяйстве. Везде, где вещества транспортируется под давлением, нужны предохранительные устройства. При выходе из строя того же предохранительного клапана в системе котельной установки все оборудование (котлы или другие емкости) должно быть немедленно отключено от питания.
Назначение
Назначение предохранительной арматуры – предупреждать аварии при критическом повышении нагрузки в трубопроводе. Другими словами, она контролирует работоспособность системы, предохраняет окружение от экологических аварий и катастроф, защищает элементы сети от повреждений в результате происшествий.
Функции предохранительных устройств:
Монтаж предохранительной арматуры осуществляется во всех точках, где по результатам расчета и предпроектных исследований обнаружен риск нагнетания чрезмерного давления. Современные предохранительные устройства работают в автоматическом режиме и обеспечивают защиту от любых факторов риска, включая ошибки оператора, технические поломки, стихийные природные явления и т. д.
Существует несколько признаков деления запорно-предохранительной и регулирующей арматуры на виды. В зависимости от материального и конструктивного исполнения она может быть многоразового и одноразового применения. К первой группе относятся различные предохранительные клапаны, ко второй – разрывные предохранительные устройства (мембраны, колпачки).
На видах предохранительной арматуры многократного использования остановимся чуть ниже, здесь же рассмотрим особенности разрывных предохранительных устройств.
В стандартной таблице классификации различают перепускной и предохранительный клапан, импульсное и мембранное предохранительные устройства (ИПУ и МПУ соответственно).
Перепускной предохранительный клапан
Перепускной предохранительный клапан – вид запорной предохранительной арматуры, который контролирует показатели на входе (режим «до вентиля»). Он отводит часть жидкостей в отдельный трубопровод. Устанавливается в сетях с жидкими, газообразными рабочими средами разной степени агрессивности.
Предохранительный клапан
Самый распространенный класс – предохранительные клапаны. К их преимуществам относят:
На современном рынке представлены большим количеством подвидов. Наибольшую популярность получили пружинные (рычажные и магнитные) и грузовые предохранительные клапаны. Все они применимы в сетях с жидкостными и газообразными материалами. Относятся к системам прямого действия. Работают автоматически: обеспечивают мгновенный отвод при повышении уровня давления и закрываются, когда он достигает нормы.
В сборке имеется основной элемент предохранительной арматуры с поршневым приводом, он устанавливается непосредственно на трубу. Вспомогательный вентиль задает название приспособлению, так как является импульсным. Он обладает малой проходимостью и предназначен для управления основным элементом. Принцип:
Благодаря использованию привода, который умеет работать с габаритными приспособлениями без потерь ценного времени, импульсные предохранительные устройства могут использоваться в особо ответственных сетях, где при критических ситуациях требуется моментальный отвод большого количества рабочей среды.
В конструкцию МПУ входят крепежи и мембрана – при критической нагрузке она разрывается, обеспечивая отвод рабочей среды. Преимущество – оперативность реагирования на фактор риска. Потому ее чаще монтируют на элементах, присоединяемых к дорогому оборудованию (нередко МПУ заменяют обычные клапанные механизмы или образуют с ними единую систему защиты).
Выбор
Выбор запорной и регулирующей предохранительной арматуры – такая же ответственная задача, как и обеспечение безопасности трубопроводных сетей, функционирующих под высоким давлением. В практике поиска подходящих изделий важно ориентироваться на следующие требования:
Предохранительная арматура многоразового использования должна быть еще и достаточно надежно исполнена, чтобы быстро переходить между положениями открывания и закрывания в зависимости от показателей трубопровода.
Правила монтажа
Качество исполнения – первоначальное, но не единственное требование для эффективной работы арматурной продукции. Чтобы ее конструктивные качества и технические характеристики полностью себя проявили, требуется правильная установка предохранительной арматуры. В идеале она должна выполняться вместе с монтажом трубопровода. Определение точек установки осуществляется на этапе его проектирования.
Основные правила монтажа:
При установке важно соблюсти не только технологию монтажа, но и сохранность покрытия корпуса изделий. Он обычно выполняется из стали или чугуна и часто покрывается специальными составами для защиты от коррозии. Повредить антикоррозионный слой – значит, сократить срок службы изделий.
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