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

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/см²). 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/см²).

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.

Тут надо углубиться в вопрос и поговорить еще об очень важных для нас величинах. Это:

Тут есть одна очень приятная вещь: эти данные мы уже знаем, так как они являются важными характеристиками клапанов и приведены в еще одном культовом писании (Технические условия). В общем-то, дальше все довольно просто. Нужно посчитать, достаточно ли имеющихся у нас аF (речь идет именно о произведении этих величин) для того, чтобы обеспечить уже известные G (может ли через принятое сечение седла выйти необходимое количество среды). Казалось бы, что на этом месте можно уже закончить повествование, но тут начинается самое интересное и непредсказуемое, а именно:

Что же нам рассказывает «кладезь знаний» об этих чудных соучастниках расчетов?

На первый взгляд кажется, что это «полный абзац», но при более внимательном рассмотрении получается, что тут фигурирует всего пара (о Р1 мы еще подробно поговорим) неизвестных, это:

Первый, как правило, указывают в опросниках, а второй вполне можно найти в справочнике по теплотехнике или посчитать по формуле.

И если «порядочный инженер» забьет эти формулы в тот же Excel, то расчет будет весьма прост. Ну, а если опросный лист откровенно «кривой», то на худой конец В1 можно взять и из таблиц.

Тут все совсем просто. На моей памяти ни разу не было случая, когда условие b≤b_кр не выполнялось, поэтому смело принимаем В2 равным 1 и спим спокойно. Кстати, если уж говорить о беспроблемных коэффициентах, то и

Тут даже варианта с формулами нет. Примитив.

А вот тут в «кладезе знаний» произошел системный сбой, и, по моему скромному мнению, использовать эти формулы следует вот так.

Кстати, углубленное изучение не российских каталогов и стандартов это суждение подтверждает. Ну и, опять же, если есть сомнения или опросный лист совсем беспросветен, то можно взять значения из таблиц.
Что можно сказать еще? Есть еще тройка «помощников», не зная которых в лицо, общей картины не сложить.

Тут ничего не добавишь, кроме того, что частенько значение можно увидеть в опросном листе.

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

Все достаточно несложно.
Нам осталось обсудить всего пару величин, это:

Что тут можно сказать? Очень много, на самом деле. Потому что давление – это как раз то, от чего предохранительный клапан и защищает. Тут нужно поговорить и о рабочем давлении, и о расчетном давлении, и о том, что такое давление начала открытия (или, как его часто называют, установочное), а еще о давлении закрытия. И самое главное – о том, как они соотносятся между собой.

Продолжение вы можете найти здесь

Опубликовано в «Вестнике арматуростроителя» № 2 (30) 2016

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя № 2 (30) 2016

Предохранительный клапан для системы отопления.

Как подобрать предохранительный клапан

Температура теплоносителя в отопительных системах может достигать 90⁰С, а заполнение систем происходит, как правило, в условиях, когда вода имеет температуру 15⁰С. При повышении температуры теплоноситель увеличивается в объеме. Для защиты системы от образования избыточного давления и служит предохранительный клапан для системы отопления.

Применение мембранного расширительного клапана

В отопительных системах, применяемых ранее, использовались расширительные баки открытого типа. Они всегда располагались над самой высокой точкой теплоснабжающей системы. При нагреве теплоносителя его объем в системе возрастал, что приводило к увеличению количества воды в расширительном баке. (См. также: Углевыжигательная печь своими руками)
Современные отопительные системы автономного типа работают с использованием мембранных расширительных баков.

При увеличении давления теплоносителя на стенки отопительного оборудования необходимо не допустить его превышения допустимой величины. С этой целью и устанавливаются предохранительные клапаны.

При повышении давления выше нормативного значения происходит открытие предохранительного клапана и избыточный объем воды, который не поместился в расширительном баке, стравливается. (См. также: Как правильно установить батарею отопления своими руками)

Однако следует заметить, что система должна быть спроектирована таким образом и обслуживаться на таком качественном уровне, что подобные ситуации не должны возникать.

Виды предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны относятся к трубопроводной арматуре, предназначенной для защиты в автоматическом режиме системы от критического превышения давления теплоносителя за счет его частичного удаления из отопительного оборудования. Наиболее часто применяются пружинные клапаны, которые противодействуют давлению среды при помощи силы пружины.

По принципу удаления излишнего теплоносителя предохранительные клапаны могут быть:

Величина пропускной способности предохранительных клапанов определяется высотой перемещения золотника. По этому параметру они подразделяются на:

1. малоподъемные, имеющие высоту подъема золотника, равную 0,05 величины диаметра седла, в основном применяются в системах, где рабочая среда – жидкая, не нуждающаяся в значительной пропускной способности;

(См. также: Твердотопливные котлы)

2. полноподъемные предохранительные клапаны обладают высотой подъема золотника, равной величинам, превышающим 0,25 диаметра седла. Данная арматура применяется в системах с газообразной рабочей средой и открывается она на полный ход золотника. Эти клапаны могут изготавливаться как с приспособлением для его ручного открывания, так и без него.

Использование предохранительного клапана для системы отопления является необходимым условием безопасной эксплуатации закрытых отопительных систем, не позволяющим критическому повышению давления теплоносителя разрушить работающее отопительное оборудование.

Выбор предохранительного клапана и предохранительного клапана и размеры

Рис. 1: Предохранительный клапан (слева) и предохранительный клапан (справа)

Предохранительные клапаны и предохранительные клапаны обеспечивают безопасную работу систем под давлением. Оба типа клапанов работают как клапаны избыточного давления, защищая трубопроводные системы, оборудование и сосуды от избыточного давления. Поскольку избыточное давление может привести к повреждению и даже к взрыву, важно правильно подобрать размер и выбрать эти клапаны. В этой статье обсуждаются пять критериев, которые необходимо учитывать при определении размеров и выборе клапанов сброса давления и предохранительных клапанов:

• Заданное давление
• Противодавление
• Продувочная способность
• Температура
• Материал клапана и уплотнения

Содержание

• Установочное давление
• Противодавление
• Емкость (продувочная способность)
• Температура
• Материал клапана и уплотнения
• Часто задаваемые вопросы

• предохранительный клапан

• предохранительный клапан

Давление срабатывания

Давление срабатывания предохранительного или предохранительного клапана или давление срабатывания — это давление, при котором клапан открывается. Установленное давление не должно превышать максимально допустимое рабочее давление системы (МДРД). МДРД системы должно быть как минимум на 10 % выше максимального ожидаемого рабочего давления при нормальных условиях.

На рис. 2 показаны различия профилей давления между предохранительными клапанами и предохранительными клапанами. Узнайте больше, прочитав нашу статью о предохранительном клапане по сравнению с предохранительным клапаном для подробного сравнения обоих типов клапанов.

Рис. 2: Нагнетательный поток для предохранительных клапанов (1) и предохранительных клапанов (2). Эти клапаны чередуются между полностью открытыми (А) и полностью закрытыми (В). Другими важными характеристиками являются давление повторной посадки (C), установленное давление (D), максимальное давление сброса (E), продувка (F и G) и температура кипения (H).

Противодавление

Противодавление — это давление на стороне выпуска предохранительного или предохранительного клапана. Оно может быть постоянным или переменным и может влиять на давление после клапана и вызывать вибрацию (быстрое открытие и закрытие). Это связано с тем, что повышенное обратное давление может снизить заданное давление и привести к многократному открыванию клапана. Вибрация может повредить клапан. Если система имеет переменное противодавление, убедитесь, что противодавление не превышает 10 % от установленного давления клапана.

Пропускная способность

Предохранительные и предохранительные клапаны должны сбрасывать давление при определенной продувочной способности. Пропускная способность предохранительного клапана или пропускная способность определяются несколькими факторами, такими как геометрия клапана, температура среды и площадь разгрузки. Пропускная способность выражается в кубических метрах в час (м³/ч), галлонах в минуту (гал/мин) или фунтах в час (фунт/ч).

Клапан сброса давления должен сбрасывать достаточное количество жидкости, чтобы давление в системе никогда не превышало указанное избыточное давление. Поэтому крайне важно оценить все возможные причины и источники, которые приводят к избыточному давлению в системе. Некоторыми примерами этих причин могут быть неспособность закрыть запорный клапан, отказ системы управления или насоса, пожар, неконтролируемые химические реакции и изоляция сосуда. Анализ этих факторов определяет требуемую пропускную способность предохранительного клапана/клапана сброса давления. Общая номинальная пропускная способность предохранительного клапана (или клапанов) должна быть больше, чем требуемая пропускная способность, определенная в результате испытаний анализа отказов системы в наихудшем случае.

Температура

Температура среды влияет на вязкость (вязкость среды уменьшается с повышением температуры) и, таким образом, на расход среды. Это, в свою очередь, влияет на необходимую пропускную способность. Кроме того, при выборе клапана и материала уплотнения необходимо учитывать температуру.

Материал клапана и уплотнения

Материал должен быть совместим со средой и рабочей температурой системы. Например, предохранительные клапаны из нержавеющей стали подходят для агрессивных сред и высоких рабочих температур. Латунные предохранительные клапаны и предохранительные клапаны больше подходят для нейтральных и неагрессивных сред. Прочтите нашу статью о химической стойкости материалов, чтобы узнать больше о пригодности различных материалов для различных сред.

Предохранительный клапан с мягким седлом и предохранительный клапан с жестким седлом

Предохранительный клапан с жестким седлом представляет собой клапан с седлом металл-металл. Эти клапаны имеют металлический диск или шар в качестве внутренней уплотнительной поверхности по отношению к отверстию. Предохранительный клапан с жестким седлом — отличный выбор для высокотемпературных применений и агрессивных сред. В предохранительном клапане с мягким седлом используется эластомерный материал, такой как тефлон, FKM, PTFE или нитрил. Предохранительные клапаны с мягким седлом не подходят для применений, связанных с чрезвычайно высокими температурами, но они обеспечивают более высокую степень герметичности по сравнению с предохранительными клапанами с твердым седлом.

Часто задаваемые вопросы

Как определяется размер предохранительного или предохранительного клапана?

Учитывайте заданное давление, противодавление, пропускную способность, температуру и материал клапана при выборе и определении размеров предохранительных или предохранительных клапанов. Максимально допустимое рабочее давление (МДРД) системы должно быть как минимум на 10 % выше, чем максимальное ожидаемое рабочее давление при нормальных обстоятельствах.

Может ли предохранительный клапан быть слишком большого размера?

Слишком большой размер предохранительного клапана является обычной практикой. Однако слишком большой размер может привести к высокому давлению на входе или противодавлению. Внутри клапана может произойти засорение, что может привести к его повреждению.

• предохранительный клапан

• предохранительный клапан

Размеры и технические характеристики предохранительных и предохранительных клапанов

Опубликовано 7 апреля 2015 г. автором admin

Предохранительные и предохранительные клапаны имеют решающее значение по одной главной причине: безопасность. Это означает безопасность установки и оборудования, а также безопасность персонала установки и окружающей среды.

Предохранительные клапаны и клапаны сброса давления защищают сосуды, системы трубопроводов и оборудование от избыточного давления, которое, если его не остановить, может не только повредить систему, но и привести к взрыву. Поскольку эти клапаны играют такую ​​важную роль, абсолютно необходимо каждый раз использовать правильный клапан.

Ниже приведены шесть факторов, которые необходимо учитывать при выборе и расчете предохранительных клапанов или клапанов сброса давления.

1. Размер и тип соединения

Размер клапана должен соответствовать размеру входного и выходного трубопровода. Национальный совет указывает, что размер впускного и выпускного трубопроводов, подсоединенных к клапану, должен быть не меньше входного/выходного отверстия самого клапана.

Типы соединений также важны. Например, связь мужская или женская? Фланцевый? Все эти факторы помогают определить, какой клапан использовать.

2. Давление срабатывания (PSIG)

Давление срабатывания, измеряемое в фунтах на квадратный дюйм (PSIG), представляет собой давление, при котором открывается предохранительный или предохранительный клапан.

Давление срабатывания клапана не должно превышать максимально допустимое рабочее давление (МДРД) котла или другого сосуда. Это означает, что клапан должен открываться на уровне или ниже МДРД оборудования . В свою очередь, МДРД оборудования должно быть не менее чем на 10 % больше, чем максимальное ожидаемое рабочее давление при нормальных условиях.

3. Температура

Температура влияет на объем и вязкость газа или жидкости, протекающих через систему. Температура также помогает определить идеальный материал конструкции клапана. Например, стальные клапаны могут выдерживать более высокие рабочие температуры, чем клапаны из бронзы или железа. Необходимо учитывать как рабочую температуру, так и температуру сброса.

4. Противодавление

Противодавление, которое может быть постоянным или переменным, представляет собой давление на выпускной стороне предохранительного клапана в результате давления в системе нагнетания. Это может повлиять на заданное давление клапана выше по потоку и привести к его многократному открыванию, что может привести к повреждению клапана.

Для установок с переменным обратным давлением клапаны следует выбирать так, чтобы обратное давление не превышало 10 % давления срабатывания клапана. Для установок с высоким уровнем постоянного противодавления может потребоваться клапан с сильфонным уплотнением или клапан с пилотным управлением.

5. Обслуживание

Для различных видов обслуживания (пар, воздух, газ и т. д.) требуются разные клапаны. Кроме того, материал конструкции клапана должен соответствовать условиям эксплуатации. Например, для агрессивных сред предпочтительнее использовать клапаны из нержавеющей стали.

6. Требуемая пропускная способность

Предохранительные и предохранительные клапаны должны сбрасывать давление при определенной пропускной способности. Требуемая производительность определяется несколькими факторами, в том числе геометрией клапана, температурой среды и площадью сброса.

Требуемая мощность определяется применимым кодом. Обычно выражается в:

• LBS/HR – фунты в час (расход пара),
• стандартных кубических футов в минуту (поток воздуха или газа), или
• GPM – галлонов в минуту (расход жидкости).

Это лишь основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе и определении размеров предохранительных и предохранительных клапанов. Вы также должны учитывать физические размеры оборудования и установки, а также другие факторы, связанные с окружающей средой, в которой будет работать клапан.

Позвольте нам использовать наш опыт работы с клапанами для вас. Свяжитесь с нами , чтобы получить помощь в выборе подходящего клапана для вашего проекта.