4.2. Предохранительная арматура

Предохранительная арматура предназначена предохранять трубопроводы, насосы, различные аппараты и сосуды от аварий (разрывов) при повышении давления выше максимально допус­тимой величины путем сброса рабочей среды. При превышении установленного давления они автоматически открываются, а при достижении нормального — закрываются.

В качестве предохранительной арматуры применяют пре­дохранительные клапаны.

По способу уравновешивания давления различают рычаж­ные и пружинные предохранительные клапаны. В первом случае рабочее давление для клапана устанавливается положением груза на рычаге, во втором — регулируется сжатием пружины.

Поскольку при срабатывании предохранительного клапана поступление рабочей среды в объект не прекращается, пропускная способность предохранительного клапана должна быть достаточной, чтобы сброс среды превосходил поступление.

Процесс работы предохранительного клапана можно схематично разделить на пять этапов:

1. Давление в объекте и клапане равно рабочему, при этом клапан закрыт плотно.

2. Давление возрастает до величины Р = К_О · Р_О, где К_о - коэффициент перегрузки клапана; Р_о — номинальное (начальное) давление в установке. При этом усилие пружины равно усилию от давления среды. В связи с исчезновением силового взаимодействия между уплотняющими кольцами имеет место интенсивная протечка среды при отсутствии видимого хода тарелки клапана.

3. Давление среды возрастает свыше К_ОР_О, тарелка клапана приподнимается над седлом, и начинается пропуск излишней среды. По мере возрастания давления тарелка клапана перемещается вверх, а расход среды увеличивается.

4. Со сбросом среды давление в объекте снижается и достигает величины, при которой происходит посадка тарелки на седло. По мере снижения давления плотность замка клапана повышается, и протечка среды уменьшается.

5) При достижении рабочего давления клапан плотно закрывается и протечка среды прекращается.

Предохранительный клапан является одним из наиболее ответственных устройств арматуры, поскольку неудовлетворительная работа его может повлечь за собой очень тяжелые последствия. Поэтому выбор размеров предохранительных клапанов и их обслуживание осуществляются в соответствии с положениями, установленными Госгортехнадзором.

Число и размеры предохранительных клапанов в соответствии с требованиями Госгортехнадзора определяются по формуле

где п — общее число установленных клапанов (рабочих и контрольных); D_c — внутренний диаметр тарелки клапана (диаметр седла), см; h — высота подъема клапана, см; А — коэффициент, равный: для малоподъемных клапанов при высоте подъема h > 0,05 D_c А = 0,0075, для полноподъемных при высоте подъема h > 0,25 D_c A=0,015; G — номинальная производительность котла, кг/ч; Р — абсолютное давление пара в котле, кг/см .

Предохранительные клапаны изготавливают из чугуна, ста­ли и при особых условиях работы — из других материалов.

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 (рис. 4.16), у которых пар непосредственно выпускается в атмосферу, и клапа­ны закрытого типа (рис. 4.17), у которых пар может отводиться в назначенное место. По числу тарелок предохранительные клапа­ны разделяются на одинарные и двойные; по методу нагружения — на рычажно-грузовые и пружинные. По высоте подъема та­релки предохранительные клапаны разделяются на малоподъем­ные, у которых высота подъема >0,05D_c, и полноподъемные, подъем тарелки которых не менее 0,25D_c.

Так как при длительном пребывании в закрытом положе­нии уплотняющие кольца тарелки и корпуса могут «прикипеть», необходимо производить периодическую проверку работоспособности клапана.

Рис. 4.16. Предохранительный клапан грузовой открытого типа.

Рис. 4.17. Предохранительный клапан грузовой закрытого типа.

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 изменять положение грузов на рычажно-грузовых предохранительных клапанах, грузы стопорятся, а кла­паны покрываются кожухами с откидными крышками, запираю­щимися на замок. В крышке клапана делается прорезь, через ко­торую выпускается цепочка 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 пломбируются.

Предохранительный клапан оборудуется трубами, отводя­щими пар за пределы котельной при их срабатывании и продувке. В этих трубах предусматривается отвод конденсата.