Предохранительные клапаны и мембраны

Предохранительные клапаны служат для выпуска из аппарата избыточного количества среды, когда давление в аппарате превышает допустимую величину. На аппаратах нефтеперерабатывающих установок применяют главным образом пружинные предохранительные клапаны.

Для инертных сред (воздух, водяной пар) используют клапаны открытого типа, в которых возможна утечка среды через неплот­ности во втулке шпинделя при открытии клапана. Клапаны за­крытого типа, в которых исключается возможность утечки среды в атмосферу, устанавливают для взрывоопасных и ядовитых сред и сообщают с конденсационной системой или линией на факел.

Производительность клапана зависит от степени его открытия (подъема). По величине подъема тарелки над седлом различают клапаны трех групп: мало-, средне- и полноподъемные.

Предохранительный клапан имеет две регулировочные втулки на резьбе: верхнюю устанавливают на направляющей втулке, нижнюю — на седле. Перемещением втулок можно в некоторых пределах изменять высоту подъема клапана над седлом. Направляющая втулка неподвижна и центрирует золотник при его перемещении.

Пружинный предохранительный клапан выполняют в двух вариантах: для температуры среды до 350 и до 600° С. В последнем случае клапаны изготовляют с разделителем (рис.23.13), который отделяет пружину от области с высокой температурой. Для обеспечения нормальной работы клапана температура пружины не должна превышать 200° С.

 

Давление, соответствующее началу открытия клапана, регулируют сжатием пружины при помощи резьбовой втулки 10.

Конструкция предохранительного клапана должна обеспечивать возможность проверки свободного подъема тарелки клапана. Для этой цели служит рычажное подъемное устройство.

Клапаны, в которых поток среды при движении сужается (коническое сопло) и в результате повышается его скорость при подходе к тарелке, называют сопловыми. Корпус таких клапанов (рис.23.13) или седло имеют некоторую конусность.

Для сосудов, работающих под давлением, предохранительные клапаны должны быть отрегулированы в соответствии с существующими нормами [56]. Установочное давление, которому соответствует начало открытия клапана, принимают равным расчетному давлению. Расчетное (абочее) давление р_раб = 1,1 р_Т, причем для взрывоопасных и токсичных сред р_раб ³ р_т + 0,2МПа, где р _т — технологическое давление, при котором обычно идет процесс. Давление при полном открытии предохранительного клапана р _к £ 1,1 р _раб.

Число, размеры и пропускную способность предохранительных клапанов следует выбирать по расчету так, чтобы давление в аппарате не превышало р _к.

Пропускную способность (кг/ч) предохранительного клапана определяют по формуле

(23.13)

где a — коэффициент расхода (определяют экспериментально организация, сконструировавшая клапан, или завод-изготовитель); А — площадь сечения проточной части клапана, см² (для полноподъемных клапанов А = pd ²/4, для неполноподъемных клапанов А = pdh, здесь d — наименьший диаметр прохода; h — высота подъема тарелки); В — коэффициент, определяемый в зависимости от показателя адиабаты и отношения p ₂/ p ₁[10]; р ₁ — максимальное абсолютное давление перед клапаном, МПа; р ₂ — абсолютное давление за предохранительным клапаном, МПа; r — плотность среды перед клапаном, кг/м³.

Для защиты аппаратов от разрушения при чрезмерном повышении давления применяют также предохранительные мембраны. В зависимости от характера разрушения различают разрывные, ломающиеся, отрывные, срезные и другие мембраны. Предохранительные мембраны применяют в условиях возможности очень быстрого повышения давления, кристаллизации, полимеризации и высокой коррозионности сред. Недостатки предохранительных мембран — возможность однократного применения; после разрыва проход для среды остается открытым.

Предохранительные разрывные мембраны представляют собой тонкий сферический диск, зажатый между двумя фланцами. Разрывные мембраны иногда устанавливают (рис.23.14) параллельно с предохранительным клапаном с таким расчетом, чтобы мембрана срабатывала после клапана, если давление продолжает расти, или последовательно для защиты клапана от неблагоприятного воздействия среды. В последнем случае предполагают одновременное действие мембраны и клапана.