Предохранительный клапан представляет собой специальное изделие, используемое для защиты трубопроводной системы, оборудования и ее элементов от механического разрушения из-за воздействия чрезмерного давления рабочей среды.
Повышение давления рабочей среды в трубопроводе вызвано несколькими внутренними и внешними причинами. Вот некоторые из них:
Увеличение скорости потока рабочей среды, которое возникает из-за резкого открывания или закрывания вентилей;
Нагреваниетрубопровода от наружных источников тепловой энергии;
Включение или отключение насосов может повлечь резкое изменение давления в трубопроводе;
Нарушение правильного использования оборудования в системе, сбои в его работе.
Неграмотное подключение элементов при монтаже системы;
Механическое повреждение труб и т. п.
Предохранительные клапаны имеют различную конструкцию и применяются в системах трубопроводов, транспортирующих:
холодную и горячую воду, пар;
нефть и нефтепродукты;
газ и жидкости с разными химическими свойствами.
Благодаря своим конструктивным особенностям предохранительные клапаны применяются в различных сферах промышленности:
жилищно-коммунальной;
газовой;
нефтеперерабатывающей;
химической и во многих других инженерных коммуникациях.
Предохранительные клапаны - это элементы трубопроводной предохранительной арматуры, применяющиеся в трубопроводных системах, для защиты от перегрузок давления рабочей среды. Принцип работы таких устройств не очень сложный. При повышении давления потока транспортируемой среды клапан сбрасывает излишки рабочей среды в дренажную систему или атмосферу. После того как давления нормализуется устройство автоматически возвращается в исходное положение и сброс прекращается. Достигается это благодаря наличию пружины в предохранительном клапане.
В зависимости от конструкции предохранительные клапаны разделяют на следующие типы:
пружинные;
рычажно-грузовые;
магнито-пружинные.
Предохранительные клапаны с пружинной конструкцией наиболее распространены во всех трубопроводных системах. Работают они по принципу описанному выше. Такие устройства имеют возможность настраивать степень предварительного сжатия пружины. Такая настройка производится при помощи регулировочного винта.
Для периодичной проверки работоспособности таких клапанов, они зачастую оснащаются рычагом принудительного ручного открытия затвора. Устройства, работающие в опасных и вредных для здоровья средах, функциями ручной продувки клапана не оснащаются. Все элементы клапана (пружина седло, шток, затвор), работающего с агрессивными средами, покрываются специальными антикоррозийными покрытиями.
Такие клапаны используются в неподвижных системах. Монтаж рычажно-грузовых клапанов производится в положении относительно горизонта, которое строго определено изготовителем. Не допускается применять эти клапаны на транспортных средствах и других подвижных объектах.
Принцип работы рычажно-грузовых клапанов отличается от пружинных.
Основными элементами являются: запорный элемент (тарелка), рычаг и груз прикрепленный на одном конце этого рычага. Вес груза, под действием земного притяжения преобразуется в силу, которая через рычаг и шток передается на запорный элемент и противодействует силе, создаваемой давлением рабочей среды.
В случае, когда прижимная сила затвора больше силы давления рабочей среды клапан находится в закрытом состоянии. При повышении давления среды, прижимная сила в какой - то момент становится меньше силы давления и запорный элемент смещается. Клапан открывается и происходит забор лишней рабочей среды, в результате чего давление в системе падает. После нормализации давления клапан закрывается.
Настройка рычажно-грузового клапана происходит двумя способами:
Уменьшением или увеличением массы груза – количественная регулировка.
Перемещение груза по рычагу. Чем дальше от корпуса груз, тем большее давление необходимо для срабатывание клапана.
При больших рабочих давлениях в системе значительно увеличиваются габариты рычагов и грузов клапанов.
Магнито-пружинные устройства работают по принципу непрямого действия. Т.е. запорный элемент приводится в действие не механическим способом, как в клапанах рассмотренных ранее, а электромагнитным соленоидом.
В закрытом положении клапана подается напряжение на электромагнит и он прижимает затвор к седлу. При повышении давления в системе и достижения его значения порогового уровня автоматика отключает напряжение соленоида и рабочая среда отжимает запорный элемент. Клапан открывается.
В другой конструкции клапан находится в закрытом положении под действием пружины, которая давит на запорный элемент. При достижении порогового значения давления рабочей среды, автоматика подает напряжение на электромагнитный соленоид, который в свою очередь поднимает затвор и открывает клапан.
Также есть конструкция магнито-пружинного предохранительного клапана в которой электромагнит работает как на закрытие, так и на открытие клапана. В зависимости от полярности приложенного напряжения, соленоид может прижимать затвор к седлу или поднимать его.
Настройка порогового значения давления для срабатывания клапана, осуществляется на аппаратуре автоматики без физического доступа к арматуре. Такие устройства стоят гораздо дороже своих механических аналогов прямого действия. Но, они достаточно востребованы в довольно сложных системах, где необходимо наличие управляющей автоматики.
Монтаж трубопроводной арматуры в сетях водоснабжения, нефте-газовых магистралях и т.д. предназначен для осуществления бесперебойной, безаварийной и высокоэффективной работы всей системы.
Предохранительные клапана относятся к регулирующей арматуре и при помощи контроля и управления давлением в системе, не давая ему подняться выше безопасного уровня они с успехом выполняют возложенную на них задачу по поддержанию безаварийной работы трубопроводных систем.