Классификация предохранительных клапанов

Существующие конструкции предохранительных клапанов (рисунок 26) можно классифицировать по нескольким признакам:

- по виду нагрузки на золотник:

1. предохранительные клапаны грузового типа с непосредственной нагрузкой на золотник. Они очень просты по конструкции, их применяют только для низких давлений из-за невозможности приложения к золотнику груза большой массы;

2. предохранительные клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника. К ним относятся рычажные предохранительные клапаны. Настройка на давление срабатывания может осуществляться перемещением груза на рычаге или же путем снятия или навешивания дополнительного груза. Основное преимущество этого клапана – нагрузка на золотник при его подъеме остается постоянной (это относится и к предыдущим клапанам);

3.

пружинные предохранительные клапаны – в них давлению среды на золотник противодействует сила сжатия пружины. На срабатывание клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины. Преимущество пружинных предохранительных клапанов – относительно малые габаритные размеры при больших проходных сечениях. Недостаток – с увеличением высоты подъема золотника соответственно возрастает усилие пружины вследствие ее сжатия

Рисунок 26 – Предохранительные клапаны

а -предохранительные клапаны грузового типа; б - клапаны грузового типа с непрямым нагружением золотника; в - пружинные предохранительные клапаны

по высоте подъема золотника, которая является одной из основных характеристик предохранительных клапанов, так как определяет его пропускную способность:

1. низкоподъемные предохранительные клапаны, у которых отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/20 – 1/40. К ним относятся простейшие предохранительные клапаны, которые применяют главным образом для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность;

2. среднеподъемные предохранительные клапаны, имеющие отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла 1/6 – 1/10;

3. полноподъемные предохранительные клапаны, отличающиеся высокой производительностью, т.к. сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1/4 диаметра сопла.

по связи с окружающей атмосферой:

1. предохранительные клапаны открытого типа, которые при открывании сбрасывают среду непосредственно в атмосферу;

2. предохранительные клапаны закрытого типа, пропускающие среду при открывании в трубопровод и герметичные по отношению к окружающей атмосфере.

по способу открывания клапана:

1. предохранительные клапаны прямого действия, у которых давление среды воздействует непосредственно на золотник, поднимая его при установочном давлении;

2. предохранительные клапаны со вспомогательным устройством, срабатывающие только после срабатывания вспомогательного устройства (импульсного клапана).

по числу сопел:

1. одинарные предохранительные клапаны имеют одно сопло и золотник (как правило, в промышленности используют именно такие клапаны);

2. двойные предохранительные клапаны – в одном корпусе расположены два сопла и два золотника (для увеличения производительности предохранительных клапанов);

3. тройные предохранительные клапаны – в одном корпусе находятся три сопла и три золотника.

Пружинные предохранительные клапаны (рисунок 27) предназначены для углеводородных жидких и газообразных некоррозионных сред. Эти клапаны как правило полноподъемные, имеют высокую пропускную способность. В некоторых конструкциях пружинных предохранительных клапанов для контрольных продувок во время эксплуатации предусмотрен рычажный механизм.

Рисунок 27 - Пружинный предохранительный клапан

На нефтеперекачивающих станциях наиболее широкое применение получил стальной пружинный предохранительный клапан типа СППК4-200-16 (рисунок 28).

Пружинный предохранительный клапан типа СППК4-200-16 закрытый, без рычага для контрольной продувки, имеет высокую пропускную способность. Конический проточный канал приемного патрубка обеспечивает плавный переход от проходного сечения фланца к соплу клапана. На выходе из конической части приемный патрубок имеет резьбовое гнездо с притертым пояском для герметичного крепления сопла. Сопло клапана имеет резьбу. Для герметизации соединения сопла с корпусом на его наружной цилиндрической поверхности предусмотрен фланец с уплотнительным пояском, обработанным до высокого класса чистоты поверхности. Запорная тарелка клапана изготовляется с коническим отбойником по периферии. Для максимального приближения точки приложения нагружающего усилия к уплотнительным поверхностям направляющий выступ тарелки имеет внутреннюю полость, и опорный конус штока садится на подушку в самой нижней точке этой полости, что способствует устойчивому положению тарелки при открытом клапане и облегчает ее перемещение при посадке на седло сопла.

Технологические параметры клапана регулируют кольцом, навинченным на сопло. На кольце сверху имеется узкий плоский поясок. При свинчивании кольцо приближается к торцовой плоскости тарелки. Регулируя зазор между плоскостями пояска кольца и торца тарелки, можно в широких пределах регулировать давление полного открывания клапана и давление его закрывания, т.е. величину продува. Набор пружин клапана обеспечивает плавное регулирование установочного давления в пределах 0,5 – 16 кГс/см².

Рисунок 28 Клапан предохранительный пружинный типа СППК4

1-колпак; 2-регулировочный винт; 3- крышка; 4-шпилька; 5-корпус; 6-опорные шайбы;
7-золотник; 8- стопорные винты; 9-регулировочная втулка верхняя; 10-регулироввачная втулка нижняя; 11- направляющая втулка; 12-сопло; 13- перегородка.

Предохранительный пружинный клапан представляет собой механизм автоматического действия. Давлению среды на золотник клапана противодействует сила пружины, прижимающая золотник к седлу через опору и шток. При рабочем давлении в аппарате или сосуде сила действия среды уравновешивает силу пружины. Возрастание давления в сосуде, аппарате и трубопроводе выше допустимого нарушает равновесие, подъемная сила преодолевает усилие пружины, золотник поднимается, и происходит сброс среды.

Клапан полноподъемный, так как золотник поднимается на высоту, равную или больше четверти диаметра седла. Высокий подъем золотника достигается использованием
кинетической энергии и реакции потока, выходящего с большой скоростью из сопла. Для этого клапан снабжен верхней и нижней регулировочными втулками, которые, обеспечивая подъем золотника, а следовательно, производительность клапана, регулируют давления полного открытия и обратной посадки золотника на седло, т.е. обеспечивают четкую работу клапана. Регулировочные втулки фиксируются в определенном положении стопорными винтами. В клапанах Ду150 и 200 верхняя регулировочная втулка отсутствует, и подъем золотника в этих клапанах обеспечивается специальной формой увеличенной нижней части золотника

Для принудительного открытия и контрольной продувки в рабочем состоянии клапан снабжен рычажным устройством. Поворотом рычага усилие через валик, кулачок и гайку передается на шток, приподнимая последний вместе с золотником и обеспечивая открытие клапана.

Настройка пружины на требуемое давление осуществляется регулировочным винтом. Набор сменных пружин обеспечивает бесступенчатую регулировку клапана на заданный диапазон рабочих давлений.

Во время эксплуатации предохранительных клапанов особое внимание должно быть уделено срокам ревизии, которые устанавливаются исходя из особенностей производства данной отрасли промышленности.

После ревизии предохранительный клапан регулируют на заданное установочное давление и проверяют его герметичность. Затем клапан пломбируют; устанавливать неопломбированные клапаны категорически запрещается.

Наиболее общие дефекты или неисправности при неправильной эксплуатации клапанов – утечка, пульсация и задиры движущихся частей.