Ремонт трубопроводной арматуры. Учебный элемент Трубопроводная арматура

• Название: Учебный элемент Трубопроводная арматура
• Дата: 03.02.2023
• Размер: 5.27 Mb.
• Имя файла: Ремонт трубопроводной арматуры.doc
• Тип: Документы; #918751
• страница: 17 из 18

7. Конструкции предохранительной арматуры

7.1. Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны предназначены для исключения возможности повышения давления сверх установленного, в обслуживаемых объектах и системах путем сброса рабочей среды. Поскольку при срабатывании предохранительного клапана поступления рабочей среды в объект не прекращается, пропускная способность предохранительного клапана должна быть достаточной, чтобы сброс среды превосходил поступление. На паровых котлах производительностью до 100 кг/ч разрешается устанавливать один предохранительный клапан; на котлах большей производительности должно быть не менее двух предохранительных клапанов, параллельно включенных и работающих независимо друг от друга. Между котлом и предохранительным клапаном установка каких бы то ни было запорных устройств запрещается.

Предохранительные краны изготавливаются из чугуна, стали и при особых условиях работы – из других материалов. Чугунные предохранительные клапаны изготовляются для давлений не выше 16 кг/см².

Предохранительные клапаны различаются методом выброса среды, числом тарелок, величиной подъема клапана, методом нагружения и т.д.

По методу выброса среды (пара) предохранительные клапаны можно разделить на клапаны открытого типа, у которых пар непосредственно выпускается в атмосферу, и клапаны закрытого типа, у которых пар может отводиться в назначенное место.
Предохранительный клапан грузовой открытого типа



Рис. 23
Предохранительный клапан грузовой закрытого типа



Рис. 24
По числу тарелок предохранительные клапаны разделяются на одинарные и двойные;
Предохранительный клапан грузовой двухрычажный



Рис. 25
По методу нагружения – на рычажно–грузовые и пружинные.
Предохранительный клапан пружинный



Рис. 26
По высоте подъема тарелки предохранительные клапаны разделяются на малоподъемные, у которых высота подъема несколько больше или равна 0,05 диаметра седла, и полноподъемные, подъем тарелки которых не менее 0,25 диаметра седла.

Пропускную способность предохранительного клапана желательно иметь возможно большой. С целью повышения пропускной способности некоторые элементы конструкции изменяются, в результате чего получаются полноподъемные предохранительные клапаны прямого действия. По принципу работы их можно разделить на следующие типы: активного действия среды, реактивного действия среды и смешанного типа. Кроме полноподъемных предохранительных клапанов прямого действия, применяются полноподъемные предохранительные клапаны непрямого действия, в которых срабатывание производится с помощью поршневого привода после открывания вспомогательного так называемого импульсного клапана.

В предохранительных клапанах активного действия среды увеличенный подъем тарелки достигается увеличением площади тарелки сразу за седлом, благодаря чему увеличивается рабочая площадь, воспринимающая давление пара, но при этом закрывание клапана происходит при более низком давлении, чем в малоподъемных клапанах.
Принципиальные схемы действия предохранительных клапанов



Рис. 27

а) активного действия; б) реактивного действия, в) активно-реактивного действия
В предохранительных клапанах реактивного действия среды увеличение подъема тарелки осуществляется путем использования кинетической энергии пара или газа, соединяющего реактивное действие на вспомогательные специально образованные поверхности. Эти поверхности расположены на тарелке на некотором расстоянии от седла, на пути прохождения среды, где она имеет значительную скорость.

В некоторых конструкциях используется одновременно активные и реактивный методы увеличения подъема тарелки.

Конструкция полноподъемного предохранительного клапана прямого действия Ду=50-10 мм приведена на рис. 28
Полноподъемный предохранительный клапан



Рис. 28
Клапан стальной, пружинный предназначен для пара и газообразных сред при давлении Ру=16 кг/см² и температуре до 400⁰. Эта конструкция получила широкое распространение, благодаря возможности регулирования давления подъема и посадки тарелки клапана. Наружная поверхность выступающей части седла имеет резьбу, на которую навинчивается нижнее регулирующее кольцо: с помощью этого кольца производится регулировка давления посадки тарелки клапана. При подъеме нижнего кольца и приближении его и тарелке давления посадки уменьшается, при опускании кольца и удалении от тарелки – увеличивается. В нижней части корпуса имеется резьбовое отверстие, закрытое пробкой, через которое осуществляется регулирование положения кольца. После регулировки установленная на место пробке фиксирует положение кольца конусом, входящим в один из пазов на наружной боковой поверхности кольца. Тарелка клапана направляется в обойме, на нижней части которой навинчено верхнее регулирующее кольцо, с помощью этого кольца регулируется давление подъема тарелки клапана. При опускании верхнего регулирующего кольца вниз давления подъема тарелки клапана уменьшается, при подъеме, наоборот, увеличивается. Регулировка положения верхнего регулирующего кольца производится через верхнее резьбовое отверстие в корпусе, закрываемое пробкой. После регулировки пробка, будучи завинчена, своим длинным концом фиксирует положение регулирующего кольца.

Продувка предохранительного клапана производится поворотом вручную рычажного устройства. Пружины клапана сменные: одна пружина служит для работы клапана при давлениях 8-13 кг/см², вторая – диапазона давлений 13-16 кг/см².

Кроме полноподъемных предохранительных клапанов прямого действия, применяются также предохранительные полноподъемные клапаны непрямого действия с импульсом клапаном.
Предохранительный клапан с импульсным управлением для пара высоких параметров с фланцевым присоединением и трубопроводу



Рис. 29
При срабатывании импульсного предохранительного клапана рабочая среда направляется в поршневой привод главного предохранительного клапана рабочие, в результате чего он открывается. Чтобы исключить удары при посадке тарелки, предусмотрен гидравлический демпфер.

Полноподъемные предохранительные клапаны непрямого действия с импульсным управлением обладают высокой пропускной способностью и позволяют направлять сбрасываемый пар для дальнейшего использования.

Предохранительный клапан должен не только надежно открываться при достижении соответствующего давления, но и плотно перекрывать седло после посадки тарелки. В этом отношении рычажно-грузовые клапаны работают еще не всегда надежно; применение предохранительных клапанов с импульсным электромагнитным повышает степень надежности работы предохранительных устройств.

Так как при длительном прерывании в закрытом положении уплотняющие кольца тарелки и корпуса могут «прикипеть» необходимо производить периодическую проверку работоспособности клапана. С этой целью предохранительные клапаны снабжаются устройством, позволяющим производить пробное срабатывание («подрыв») клапана.

Это устройство обычно выполняется в виде рычага, действующего на шток тарелки. Чтобы обслуживающий персонал не мог произвольно вменять положение грузов на рычажно- грузовых предохранительных клапанах, грузы стопорятся, клапаны покрываются кожухами, с откидными крышками, запирающимся на замок. В крышке клапана делается прорезь, через которую выпускается цепочка, используемая для подъема рычага при продувке. Пружинные клапаны регулируются путем завинчивания затяжной гайки пружины до распорной контрольной трубки, ограничивающей затяг пружины. Регулировочный барашек и защитный колпак пломбируется. При большом весе грузов клапана должно быть предусмотрено приспособление, позволяющее одному человеку приподнимать груз для проверки и продувки клапана. Предохранительный клапан оборудуется трубами, отводящими пар за пределы котельной при их срабатывании и продувке. В этих трубах предусматривается отвод конденсата.

В зависимости от среды и условий работы конструкции предохранительных клапанов имеют различные особенности. Так, например, для сжиженных нефтяных газов и нефтяных сред, имеющих большую вязкость, применяется пружинный предохранительный клапан Ду=80мм, изображенный на рис. 30.

Предохранительный клапан с обогревом для вязких нефтяных сред



Рис. 30
Клапан предназначен для давления Ру=16кг/см² и нормальной температуры. Чтобы избежать примерзания и прилипания тарелки клапана к седлу в зимнее время, в корпус клапана вмонтирована спираль из трубки, через которую пропускается пар с температурой t=120-160⁰С. Для работы при различных давлениях среды в клапане используются сменные пружины.

Перепускные клапаны по своему назначению близки к предохранительным. Они предназначены не для ликвидации аварийных условий, а являются элементом системы, в которой возможно повышение давления, но оно нежелательно. Поэтому перепускные клапаны срабатывают значительно чаще, чем предохранительные, они никогда не выпускают среду в атмосферу, как это производится, например, в предохранительных клапанах открытого типа для пара в котлах с малой производительностью, а перепускают среду в заранее предусмотренные емкости или трубопроводы.

Перепускной клапан, также как и предохранительный, по существу представляет собой двухпозиционный регулятор давления «на себя» прямого действия. Перепускные клапаны могут быть прямого действия, когда они срабатывают под влиянием повышения давления среды без вспомогательных устройств, и непрямого действия при наличии импульсного клапана, после срабатывания которого открывается перепускной клапан.

На рис. 31 приведена конструкция перепускного устройства для продуктовых магистральных трубопроводов.
Перепускное устройство



Рис. 31
Оно служит для перепуска нефтепродуктов из трубопровода с высоким давлением в трубопровод с низким давлением, когда давление превосходит установленное Рраб.= 75 кг/см². Перепускное устройство состоит из двух перепускных (предохранительных) клапанов: перепускного клапана Ду=200 мм и импульсного клапана Ду=50 мм. Выходной патрубок импульсного клапана подключается к входному патрубку поршневого привода перепускного клапана; нагружение осуществляется с помощью тарельчатых пружин.

При повышении давления открывается импульсный клапан и подводится среда под поршень перепускного клапана. Поршень двигается вверх, сжимая тарельчатые пружины, поднимает шток и открывает перепускной клапан; при этом среда из трубопровода высокого давления сбрасывается в трубопровод низкого давления. После снижения давления в трубопроводе высокого давления до нормы импульсный клапан закрывается, давление под поршнем снижается. Под действием усилия тарельчатых пружин среда из под поршня постепенно выжимается через зазоры импульсного и перепускного клапанов в отводящий патрубок, расположенный вверху, в трубопровод низкого давления. Перепускной клапан закрывается.