Предохранительный клапан для отопления, сбросной клапан для котла

Если не ограничить нагрев воды в котле, то она закипит и превратится в пар, что приведет к критическому росту давления в отопительной сети. Далее следует разрыв трубопровода или водяной рубашки теплогенератора. Во избежание описанной аварийной ситуации на выходе котла ставится предохранительный клапан для отопления, сбрасывающий избыточное давление из системы. Наша публикация посвящена выбору и установке этого важного элемента.

Принцип действия

Большинству рядовых пользователей, сталкивающихся с закрытыми системами водяного отопления, знаком только один вид предохранительной арматуры – простой пружинный клапан с фиксированной настройкой, изображенный на фото. Причина понятна – указанные элементы устанавливаются повсеместно на любые котлы, поскольку входят в состав группы безопасности вместе с манометром и воздухоотводчиком.

Примечание. Настенные генераторы тепла, функционирующие на электричестве и природном газе, оснащаются предохранительными элементами с завода. Они помещены внутрь корпуса и снаружи не видны.

Давайте разберемся, как работает обычный аварийный клапан, показанный выше на схеме:

1. В нормальных условиях мембрана, прикрепленная к штоку и подпираемая пружиной, плотно сидит в седле и герметично перекрывает проход.
2. Если происходит перегрев теплоносителя, он расширяется и создает в закрытой системе избыточное давление, частично компенсируемое расширительным баком.
3. Когда величина подпора воды достигает порога срабатывания клапана (обычно – 3 Бар), пружина под ее воздействием сжимается и мембрана открывает проход. Автоматический сброс закипающего теплоносителя производится до тех пор, пока пружине не хватит силы снова закрыть проходное сечение.
4. При возникновении аварийной ситуации хозяин дома может сам выполнить сброс избыточного давления, повернув рукоятку в верхней части изделия.

Несколько слов о том, где ставится сбросной клапан вместе с группой безопасности в закрытой системе отопления. Его место – на участке подающей магистрали в непосредственной близости от котла (рекомендуется не далее 0.5 м).

Узел безопасности всегда ставится на подающей линии отопителя

Важный момент. На трубопровод, ведущий от теплогенератора до элементов безопасности, запрещено устанавливать краны, вентили и прочие перекрывающие устройства.

Наглухо соединять патрубок изделия с канализацией не стоит – мокрые пятна либо лужицы укажут на срабатывание клапана и проблемы в отопительной сети. Например, вышел из строя расширительный бак или дал сбой циркуляционный насос при работе с твердотопливным котлом (возможно, отключали электричество). Нередко устройство начинает подтекать из-за попадания мусора между седлом и тарелкой. Больше о его работе рассказывается в видеосюжете:

Уточняющая информация. Сбросные пружинные клапаны мастера и монтажники называют подрывными, потому что напор теплоносителя сжимает пружину и вызывает подрыв мембраны. Не путайте их со взрывными элементами, устанавливаемыми на дымоходы промышленных котельных, сжигающих природный газ.

Виды предохранительных клапанов

Описанная выше традиционная подрывная конструкция несовершенна. Пружинный механизм, приводимый в действие чрезмерным давлением, не отличается точностью и может сработать с опозданием, когда температура в котловом баке достигла 100 °С и выше, то есть, началось кипение. Конечно, можно пытаться регулировать изделие винтом или менять настройки (есть версии с регулировочным колпачком), но это не всегда дает нужный эффект.

Момент второй: предохранительный клапан для котла защищает его от разрушения, но не от перегрева. Ведь сброс теплоносителя не позволяет охладить отопительный агрегат, если горение в топке продолжается. И последнее: в системах отопления открытого типа подобные устройства вообще бесполезны, поскольку вода в них может закипеть без повышения давления.

Ведущие производители отопительной арматуры предлагают изделия современной разработки, лишенные перечисленных недостатков, — клапаны теплового сброса. Эти защитные элементы реагируют не на увеличение напора воды в системе, а на повышение ее температуры до критического уровня. Есть 3 разновидности таких устройств:

• сбросные с выносным датчиком температуры;
• комбинированное устройство с температурным датчиком и контуром подпитки;
• то же с прямой установкой в трубопровод.

Для справки. Приведем названия надежных брендов, чью аварийную арматуру можно смело покупать и применять в частных домах. Это производители ICMA и CALEFFI (Италия), Herz Armaturen (Австрия) и всемирно известный европейский бренд Danfoss.

Принцип работы у всех разновидностей один: пружинный механизм с мембраной (или двумя) приводится в действие от сильфона с термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагреве. Таким способом клапаны теплового сброса довольно точно реагируют на достижение критической температуры. Предлагаем рассмотреть каждый из них подробнее.

Элемент с выносным датчиком

Изделие представляет собой тот же пружинный механизм, встроенный в корпус с двумя патрубками для подключения к подающей магистрали и сбросу в канализацию. Шток, открывающий тарелку и дорогу теплоносителю, проводится в движение мехами (2 группы – основная и резервная). При перегреве воды (от 95 до 100 °С) на них нажимает термочувствительная жидкость, идущая из колбы датчика по капиллярной трубке. Конструкция элемента безопасности показана на рисунке:

Температурный клапан включается в обвязку твердотопливного котла тремя способами:

• с охлаждением через водяной контур теплогенератора;
• то же, через специальный аварийный теплообменник;
• сброс теплоносителя с автоматической подпиткой.

Первая схема, изображенная ниже, применяется для двухконтурных отопительных установок, подогревающих воду для ГВС. Когда датчик, вмонтированный под обшивку ТТ-котла, воздействует на механизм, то горячая вода из контура сливается в канализацию, а ее место занимает холодная из водопровода. Какие бы ни были причины аварии, такая проточная система быстро охладит котловую рубашку и предотвратит последствия.

Змеевик ГВС двухконтурного котла может служить как нагревателем, так и охладителем в случае перегрева. Для защиты достаточно подключить тепловой клапан по схеме

Примечание. В публикации использованы схемы от бренда CALEFFI, взятые с официального ресурса производителя.

Вторая схема предназначена для теплогенераторов со встроенным аварийным теплообменником для охлаждения в случае перегрева. Такие агрегаты выпускают европейские бренды Atmos, Di Dietrich и другие.

Пример подключения сбросного элемента через штатный теплообменник смотрите на видео:

Последняя схема реализуется только вместе с системой автоматической подпитки, поскольку здесь клапан сбрасывает теплоноситель, а не охлаждающую воду.

Как видите, производитель допускает установку двух аварийных устройств – по давлению (группа безопасности) и по температуре (сбросной клапан)

Предостережение. Не рекомендуется задействовать автоматическую подпитку для дровяных отопителей с топливником из чугуна. Последний боится перепадов температур и может треснуть от подачи большого количества холодной воды в обратку.

Комбинированные клапаны с подпиткой системы

Этот яркий представитель аварийной арматуры сходен по принципу работы с перепускными клапанами и выполняет сразу 3 функции:

1. Сброс перегретого теплоносителя из котлового бака по сигналу выносного датчика.
2. Эффективное охлаждение теплогенератора.
3. Автоматическая подпитка системы отопления холодной водой.

Выше на картинке показана конструкция изделия, где видно, что на одном штоке установлены 2 тарелки, одновременно открывающие 2 прохода: по первому сбрасывается закипающий теплоноситель, по второму в противоположном направлении идет вода и пополняет потери. Схема подключения комбинированного перепускного клапана с твердотопливным котлом выглядит так:

Примечание. Если необходимо задействовать подобное устройство для охлаждения ТТ-котла с чугунным теплообменником, то проток нужно организовать через открытый расширительный бак или бойлер косвенного нагрева.

Перепускной клапан с тройным выходом работает по такому же комбинированному принципу, только встраивается прямо в трубопровод подачи теплоносителя возле отопительного агрегата. Сильфон находится в части корпуса, помещенной в трубу. Сброс производится через нижний патрубок, а к двум верхним присоединяется водопровод и магистраль подпитки. Такие изделия используются при недостатке свободного места в котельной.

Такой сбрасывающий клапан предназначен для установки в трубопровод подачи

Как выбирать сбросной клапан

Конечно, по цене закупки и монтажа традиционный подрывной клапан обойдется дешевле температурных устройств. Он без проблем защитит закрытую систему отопления, завязанную с газовым, дизельным либо электрическим котлом, ведь в случае аварии они прекращают нагрев практически моментально. Другое дело – теплогенератор на дровах и угле, не способный потухнуть сходу.

Чтобы успешно подобрать клапан теплового сброса либо избыточного давления, руководствуйтесь следующими рекомендациями:

1. При использовании любых энергоносителей, кроме твердого топлива, смело покупайте обычное подрывное устройство.
2. Изучите документацию вашего источника тепла или бойлера (смотря что нужно защитить) и выбирайте арматуру безопасности по указанному в ней максимально допустимому давлению. Большая часть отопительной техники рассчитана на предел 3 Бар, хотя есть исключения – литовские котлы Stropuva выдерживают только 2 Бар, а некоторые российские агрегаты (из недорогих) – 1.5 Бар.
3. Для эффективного охлаждения дровяных теплогенераторов в случае аварии лучше поставить один из клапанов теплового сброса. Их максимальное рабочее давление составляет 10 Бар.
4. В открытых системах с ТТ-котлом сброс по давлению бесполезен. Подберите предохранительное изделие, срабатывающее при температуре теплоносителя 95—100 °С, подходящее к вашему агрегату и способу подпитки.

Совет. Воздержитесь от приобретения дешевой предохранительной арматуры родом из Китая. Мало того что она ненадежна, так еще и протекает после первого же подрыва.

Кроме моделей с фиксированными настройками в продаже есть клапаны с возможностью регулировки. Если вы не профессионал в сфере отопления, то покупать их не стоит, да и нет особой необходимости.

Советы напоследок

Если вы живо интересуетесь безопасностью котельной и надежной работой отопительного оборудования, то рекомендуем при покупке арматуры хорошенько изучить ассортимент. Дело в том, что на рынке появляются новые полезные продукты, которые невозможно обозреть в рамках данной статьи, а вам они могут пригодиться.

Эксплуатационный момент. Отслеживайте состояние предохранительных клапанов, чтобы вовремя засечь срабатывание и разобраться в причинах. Устройства для теплового сброса направляйте в канализационную воронку с разрывом струи – неожиданный плеск воды в котельной и мокрые следы дадут понять, что имела место аварийная ситуация.

Клапан сброса избыточного давления: назначение, место установки, выбор

Система отопления работающая под давлением, является потенциальным источником опасности. Задача владельца дома — сделать отопительную систему как можно более надежной и безопасной. Один из элементов, который это обеспечивает —  предохранительный (аварийный) клапан сброса избыточного давления. 

Назначение и место установки

Системы отопления закрытого типа работают под определенным давлением. Значительное повышение рабочего давления ведет к выходу из строя оборудования. Могут потечь соединения, лопнуть пластиковые детали и элементы. В самых неблагоприятных ситуациях может взорваться теплообменник котла. Это уже очень опасно и грозит не только залитым горячим теплоносителем полом, но и ожогами. Ведь температура нешуточная.

Защитить систему отопления от чрезмерно высокого давления и должен клапан сброса избыточного давления. Пока параметры системы находятся в пределах нормы, он никак себя не проявляет. Хотя с момента старта котла давление в системе плавно растет, его компенсирует расширительный бак, поддерживая стабильное состояние системы. Но может он делать это не бесконечно, хотя, при правильном расчете, на штатные ситуации его хватает. Если расширитель не справляется с задачей, давление начинает расти. Когда оно превышает пороговое, тут и срабатывает клапан сброса избыточного давления. Он просто выпускает часть теплоносителя, тем самым стабилизируя аварийную ситуацию.

То есть, клапан сброса избыточного давления в системе отопления работает в аварийных ситуациях. Поэтому еще его называют «аварийный». А еще- «сбросной», «спускной», «защитный» и «подрывной». Все это — названия одного и того же устройства.

Как выглядит предохранительный (аварийный) клапан для отопления

Как понятно из описания, при повышении давления выше определенного предела, просто выпускается некоторое количество теплоносителя из системы. Если вы пришли в котельную, а под аварийным клапаном образовалась лужа, значит — была нештатная ситуация, во время которой повышалось давление. Другой сигнализации нет. Так что на эти следы стоит обращать внимание. Стоит сразу проверить работоспособность самого клапана и мембранного бака. Скорее всего, причина в них. Если не обращать внимания на эти симптомы, через некоторое время можно столкнуться с проблемами: либо в системе что-то «полетит», либо разорвет водогрейный котел.

Место установки аварийного клапана отопления — на подающем трубопроводе, недалеко от котла

Из всего оборудования индивидуальной системы отопления, самым опасным является котел. Поэтому клапан сброса избыточного давления ставят или непосредственно на сам котел (если есть соответствующий выход под установку) или на подающей магистрали сразу после котла. Расстояние небольшое — 20-30 см от корпуса. Если в котле отсутствует этот вид арматуры (указано в описании), то его устанавливают в так называемой группе безопасности или ставят отдельно. Группа безопасности ставится на отвод от подающей магистрали сразу после котла (до первого ответвления и любого другого устройства), на котором установлены манометр, автоматический воздухоотводчик и клапан сброса избыточного давления.

Клапан сброса избыточного давления: виды, устройство, принцип работы

Есть два вида «подрывников» — рычажно-грузовые и пружинные. Рычажно-грузовые в отоплении частных домов не применяются, так что рассматривать их не имеет смысла. Поговорим о пружинных «сбросниках». Их устройство в разрезе мы видим на рисунке ниже.

Устройство пружинного предохранительного клапана для системы отопления

В металлический корпус вставлен запорно-регулирующий элемент или собственно, клапан, который принимает на себя давление теплоносителя. Он прижимается пружиной, сила упругости которой рассчитана на определенную нагрузку. Когда давление в системе отопления действует на клапан с силой, большей чем усилие пружины, она начинает сжиматься, диск приподнимается. В открывшийся зазор сливается некоторое количество теплоносителя, давление падает, пружина перекрывает поток. Вот так работает клапан сброса избыточного давления.

Определение условного сечения и порога срабатывания

Определиться с сечением аварийного клапана просто — он должен быть не меньше чем диаметр трубы подачи. В противном случае работать как надо он не будет. При установке не в составе группы безопасности, отводок делаем с легким уклоном в сторону котла (можно и вертикально, но точно не в обратную сторону). Если разводка у вас дюймовая, такой же трубой делаем отвод, такого же сечения ставим подрывной клапан. С этим понятно.

Может идти в составе группы безопасности или устанавливаться отдельно

Порог срабатывания определяется исходя из рабочего давления системы. Для нормальной работы он должен быть на 20-30% выше. Если ваше отопление работает при 1,2 Бар, то срабатывать клапан сброса избыточного давления должен при 1,45-1,55 Бар.

Не всегда есть возможность найти аварийный клапан с нужной величиной срабатывания. Можно либо взять с близкими параметрами, либо найти регулируемый (на 1,5 Бара есть).

Правила установки, регулярность замены

Устанавливается аварийный клапан всегда на подаче, после котла. При этом соблюдаются такие правила:

• Если сбросной клапан устанавливается отдельно, перед ним ставится манометр — для контроля за состоянием системы.
• Ставится на расстоянии 20-30 см от котла.
• Отвод делают трубой того же диаметра, что и трубопровод подачи. Для максимально точного определения давления он может иметь небольшой уклон в сторону котла.
• Между котлом и подрывным клапаном нельзя ставить запорные устройства (краны, обратные клапана и т.д.).
• В системах с естественной циркуляцией это устройство ставят в самой высокой точке системы.

Ставится недалеко от котла (во многих моделях стоит в самом котле, в некоторых котлах есть место под установку)

Для того чтобы сбрасываемый теплоноситель не вытекал на пол, на выходной патрубок можно надеть шланг. Его можно опустить в емкость или вывести в канализацию. Но в таком случае необходимо каким-то образом отслеживать срабатывание  — поставить сигнализацию. Ведь он не просто так стравливает, а по какой-то причине.

Еще один важный момент: после нескольких срабатываний (5-6) клапан сброса избыточного давления надо заменить. Это связано с износом пружины. Устройство начинает работать некорректно. Стоит клапан немного, так что это ненакладно. Единственный неприятный момент — перед ним нельзя ставить запорные устройства. Поэтому снять аварийный клапан, можно только полностью остановив систему и снизив давление до атмосферного. Вот в этом вся загвоздка.

Где установить клапан сброса избыточного давления

Улучшить ситуацию можно, если поставить отсечные краны после подрывника. В этом случае хотя бы не придется сливать теплоноситель с системы, а только с котла, что уже не так страшно.

Почему подтекает аварийный клапан

В случае появления под предохранительным клапаном лужицы, надо проводить ревизию в системе. Если длительное время не обращать внимания на этот симптом, может даже взорваться котел. Так что сразу проверяем возможные причины:

Еще раз обращаем ваше внимание на то, что лужица под аварийным клапаном — повод для беспокойства и сигнал о том, что надо провести ревизию компонентов системы, отвечающих за стабилизацию давления.

Предохранительные клапана FAR для системы отопления

Предохранительные клапаны FAR используются в отопительных системах с закрытым расширительным баком, для защиты нагревателей водопроводной воды, в системах солнечного нагрева и других гидравлических установках. Их функцией является сброс воды в случае достижения предельного давления. Пригодны для отопительных установок тепловой мощностью до 35 кВт..           2002   2003   2004 Клапан предохранительный,  НР-ВР   Клапан предохранительный,  ВР-ВР   Клапан предохранительный,  НР-ВР 1             1         2005   2006   2007 1         Клапан предохранительный,  ВР-ВР     Клапан предохранительный,  ВР-ВР SolarFAR   Клапан  предохранительный  с быстроразъемным соединением 1         1                  1         2008   2009     1         Клапан предохранительный,  НР-ВР комбинированный     Клапан предохранительный,  НР-ВР комбинированный SolarFAR                               2011   2012               Клапан предохранительный,  НР-ВР   Клапан предохранительный,  ВР-ВР       Избыточное давление, при котором клапан полностью открывается, на 10% меньше давления калибровки. Закрывается клапан при давлении меньшем на 20% давления калибровки. Это уменьшает потери воды из системы. Увеличение диаметра слива незначительно влияет на его количество. Клапаны должны устанавливаться в верхней части теплогенератора, длина трубопровода до клапана не должна превышать 1м. При установке на бойлер ГВС между клапаном и баком не должно быть никакой запорной арматуры.  Участок трубопровода, соединяющий котел и клапан, не должен иметь пересечения и заужения диаметра по сравнению с входом в клапан, а диаметр трубопровода должен быть не меньше размера выпуска. Дренажная труба не должна мешать нормальной работе клапана. Опорожнение не должно происходить в непосредственной близости от клапана; оно должно быть доступным и заметным/ Предохранительный клапан FAR может быть установлен как в вертикальном, так и горизонтальном положении, но не в перевернутом, чтобы избежать загрязнения, которые могут помешать нормальной работе клапана. Сбросные трубы не должны мешать нормальной работе клапана, а сбрасываемая вода не должна наносить ущерб имуществу и людям. Для клапанов с небольшим уровнем сброса достаточно одной дренажной трубы — рис. А, а для больших расходов сброса следует сделать дренаж как на рис. В.  Для достижения правильности работы клапана важно, чтобы сумма давления калибровки и избыточного давления не превышала рабочее давление. Все предохранительные клапаны откалиброваны в лабораториях завода-изготовителя. Калибровка клапана не может быть изменена без разбора клапана.      Ищите где купить предохранительные клапана FAR? В нашем интернет-магазине в пешей доступности от метро Октябрьское Поле Вы можете ознакомиться с образцами продукции компании FAR (ФАР) являющейся ведущим производителем предохранительных клапанов для систем отопления и водоснабжения. Наш ассортимент представлен предохранительными клапнами far с внутренней и наружной резьбой, которые по соотношению цены и качества будут интересны как монтажникам (техническими специалистам), так и простым покупателям. Приобретенный Вами фильтр ФАР можете как самостоятельно забрать «самовывозом» по адресу ул. Народного Ополчения, д. 34, корп. 4 в любой день недели (без выходных), так и заказать курьерскую  доставку по Москве и Московской области. Обратите внимание. что у нас нет ограничения по минимальной сумме заказа ! Дополнительным основанием почему итальянские предохранительные клапаны FAR приобретаются у компании ООО «БСП», является тот факт, что помимо предохранительных клапанов FAR, у нас Вы можете приобрести всю необходимую арматуру для монтажа систем отопления и водоснабжения таких известных производителей как Oventrop, FIV, CEME и Carlo Poletti (в ретро стиле).

Предохранительные клапаны для различных отраслей промышленности

Предохранительный клапан защищает оборудование и систему трубопроводов, людей и окружающую среду от недопустимого избыточного давления. Он вступает в работу последним, когда другие устройства управления, эксплуатации и контроля не справились. То есть предохранительный клапан должен функционировать в любое время и при любых обстоятельствах.

При срабатывании предохранительный клапан открывается и сбрасывает избыточное давление в системе. После восстановления нормальных условий эксплуатации в ней предохранительный клапан закрывается, предотвращая дальнейшую потерю рабочей среды.

Избыточное давление может иметь различные причины

Давление в резервуаре или системе трубопроводов может превысить максимально допустимое давление вследствие теплового расширения, химической реакции, пожара или выход из строя системы охлаждения. Каждый из этих случаев может происходить как независимо и отдельно друг от друга, так и единовременно. Для оператора установки это означает, что каждый случай избыточного давления вызывает различные массовые и объемные потоки, которые должны быть разгружены, как в случае, например, маленьких массовых расходов при тепловом расширении, так и больших массовых расходов при химических реакциях.

Типы предохранительных клапанов и их принцип действия

Существуют два типа предохранительных клапанов: пружинные предохранительные клапаны и предохранительные клапаны с пилотным управлением.

В пружинном предохранительном клапане сила, направленная на его закрытие, создается пружиной. Настройка давления начала открытия осуществляется путем предварительного сжатия пружины с помощью регулировочного винта. В случае достижения недопустимого избыточного давления предохранительный клапан, соответственно, открывается и осуществляет сброс среды.

Предохранительный клапан с пилотным управлением (POSV) состоит из основного и управляющего клапанов. Он использует давление в защищаемой системе для создания силы, направленной на его закрытие. Давление из системы по импульсной линии через управляющий клапан попадает в область так называемого «купола» над запорным органом (диском) основного клапана.  Так как площадь приложения давления со стороны «купола» превышает площадь приложения давления со стороны входа, равную площади проходного сечения седла основного клапана, то результирующая сила направлена на закрытие предохранительного клапана с пилотным управлением (POSV). При срабатывании управляющего клапана давление в куполе сбрасывается, и POSV открывается.

Предохранительный клапан для водонагревателя: установка и подключение

Накопительные водонагреватели устанавливают не только в частных домах, не подключенных к центральным коммуникациям, но и в квартирах для комфортного ожидания окончания ремонтных работ, планово проводимых коммунальщиками.

Для безопасной эксплуатации водогрейного оборудования необходимо приобрести и установить предохранительный клапан для бойлера, защищающий бытовой прибор от скачков давления в системе холодного водоснабжения. Помимо этого данный клапан называют еще и обратным, так как он не дает воде вытекать обратно из накопительной емкости в случае ее аварийного отключения.

Поэтому в случае отсутствия воды в системе холодного водоснабжения вы можете не беспокоиться за сохранность электронагревательного элемента. ТЭН не останется “сухим” и не перегорит. Наличие предохранительного клапана позволит вам без труда слить воду из бойлера, если надо будет почистить емкость от накопившихся отложений в процессе нагревания воды или заменить ТЭНу, отслужившую свой срок.

Исправный предохранительный клапан способен обеспечить долгую и стабильную работу накопительных бойлеров.

Содержание статьи:

Защитные функции предохранительного клапана

В процессе нагревания воды в накопительном баке водонагревателя происходит увеличение ее объема. В замкнутой системе, согласно законам термодинамики, с повышением температуры вещества растет и уровень давления.

Для осуществления контроля величины температуры воды в бойлерах производители устанавливают на выпускаемые изделия терморегуляторы и термостаты. Если же данные устройства  выйдут из строя, то произойдет вскипание воды в баке, что приведет к ощутимому повышению давления и еще большему разогреву жидкости.

Лавинообразное протекание описанного процесса, в конце концов, приведет к образованию трещины в стенках накопительной емкости, через которую выльется некоторая часть горячей воды. Освободившееся место тут же заполнится холодной водой, поступающей из водопроводной системы.

Это приведет к моментальному закипанию всей жидкости в баке, сопровождающемуся выделением огромного количества пара и, как следствие, взрыву емкости, распирающейся под его воздействием.

Предохранительный клапан не позволит давлению превысить допустимые значения путем сброса части жидкости в канализационную систему.

Помимо обеспечения целостности оборудования при возникновении критических ситуаций предохранительные клапаны выполняют еще несколько важных функций, к числу которых можно отнести:

• недопущение возврата нагретой воды из бойлера обратно в водопровод;
• сглаживание скачков давления холодной воды на входе в бак водонагревателя, что предотвращает возможность возникновения гидроударов;
• сбрасывание излишков жидкости из бака в момент критического повышения показателей температуры и давления;
• предоставление возможности слива воды из накопительной емкости водонагревателя для планового проведения профилактического обслуживания и необходимого ремонта.

Клапаны, которые выпускают производители в настоящее время, могут иметь разнообразную конструкцию. В комплект вместе с основным изделием могут входить  манометры, различные запорные вентили и др.

При выборе предохранительного клапана для бойлера следует учитывать тот факт, что приобретаемое устройство должно соответствовать параметрам эксплуатирующейся системы горячего водоснабжения в доме.

На схеме наглядно представлено устройство предохранительного клапана для водонагревателя (бойлера), все элементы которого снабжены указателями с надписями

Как работает такой клапан?

Предохранительный клапан бойлера выполняет функции и обратного клапана, что отражается на его конструкции. Схематично изделие можно представить как два тонкостенных цилиндра, расположенных по отношению друг к другу под прямым углом, имеющих разные размеры, наделенных общей рабочей полостью.

Если посмотреть внутрь  цилиндра большего размера, то можно увидеть установленный там обратный клапан, в конструкцию которого входит тарелка, пружина и седло, выточенное в корпусе изделия. Резьба, нанесенная с обеих сторон этой части защитного прибора, позволяет присоединять его к вводному патрубку электробойлера.

Внутри цилиндра меньшего размера также содержится запорное устройство, аналогичное по конструкции описанному выше обратному клапану, и отличающееся от него лишь наличием более жесткой пружины.

В большинстве моделей предохранительных клапанов имеется функция регулировки давления открытия, производимая путем изменения степени сжатия пружины. Дренажное отверстие находится непосредственно за запирающим механизмом. К данному отверстию рекомендуют подсоединять прозрачную трубку, позволяющую наблюдать за сбрасываемой из бака водой.

Вид с трех ракурсов на конструкцию предохранительного клапана, использующегося при подключении водонагревательного оборудования накопительного типа

Действует предохранительный клапан по следующему алгоритму.

• При открытом положении крана, вмонтированном на вводной магистрали, вода беспрепятственно проходит в емкость сквозь отверстие, получившееся в результате оттягивания тарелки обратного клапана от седла. При этом к дренажному отверстию поступающая жидкость доступа не имеет, потому что предохранительная пружина имеет жесткость, рассчитанную на более высокое давление по сравнению с водопроводным значением этой величины.
• В момент полного заполнения бойлера происходит выравнивание уровня давления в баке и в магистрали, из-за чего обратный клапан закрывается. Увеличение температуры нагреваемой воды в накопительной емкости вызывает рост силы давления на тарелку обратного клапана, которая еще крепче прижимается к седлу. Поэтому возвратиться нагретая вода в трубы холодного водоснабжения уже не может.
• Когда пользователи начинают расходовать горячую воду на бытовые нужды, давление внутри водонагревателя начинает падать и достигает значения, меньшего, чем водопроводная величина. В этот момент тарелка отжимается от седла и начинается процесс наполнения бака водой.
• Если произойдет поломка терморегулятора, то начнется бесконтрольный рост температуры, который вызовет повышение давления до критического уровня. Вот тут в результате сжатия пружины предохранительного клапана появится возможность для оттока лишней жидкости через дренажное отверстие в систему канализации через прозрачный шланг.

Маленький рычаг необходим для принудительного открытия дренажного отверстия, через которое происходит сброс воды и понижение давления

Перерасход электроэнергии без обратного клапана

Система горячего водоснабжения с водонагревателем может функционировать  без запорного клапана, но тогда в случае роста давления горячая вода будет выдавливаться в подающую магистраль. Это повлечет перерасход электроэнергии, ведь прибору придется греть большее количество воды.

Лишние намотанные киловатты нужно будет оплатить, что не добавит радости владельцу квартиры или дома. Помимо финансовой стороны дела есть еще и практические неудобства. Ведь вместо холодной воды из кранов может побежать теплая водичка.

Эти проблемы надо приплюсовать к тем минусам, которые были описаны выше. Поэтому не соглашайтесь на монтаж водонагревателя без установки предохранительного клапана.

Стоимость этого латунного изделия несравнима с затратами, понесенными на приобретение бойлера.

Информация на корпусе предохранительного клапана помогает правильно выбрать деталь для первичной установки или замены во время ремонта водонагревателя

Порядок подключения водонагревателя

После установки водонагревателя приступают к его подключению. Для этого берут тройник, примеряют, накручивая на входной патрубок холодной воды, отмеченный синим цветом. Если не хватает резьбы, то специальным приспособлением добавляют несколько витков, чтобы тройник был поставлен правильно.

Затем обматывают паклей резьбу, обмазывают ее пастой, обеспечивающей герметичное соединение, и накручивают тройник, затягивая его разводным ключом. Далее на боковой отвод тройника накручивают кран для обеспечения быстрого слива воды из бойлера в случае замены перегоревшего нагревательного элемента или очистки бака от накипи.

Также соединение уплотняют паклей или лентой для резьбовых соединений. Снизу на тройник подсоединяют предохранительный клапан, ориентируясь на стрелку, показывающую направление поступающей в водонагреватель холодной воды. Стрелка находится на корпусе клапана.

Далее на предохранительный клапан накручивают одну часть американки. На кран накручивают вторую часть американки и производят соединение с первой частью. Затем в кран вкручивают переходную муфту для подсоединения к водопроводу пропиленовыми трубами.

Далее производят подключение к горячей воде. Для этого накручивают на выходной патрубок бойлера, отмеченный красным цветом, первую часть американки. На отсекающий кран накручивают вторую часть американки. Выполняют соединение.

Затем на кран также навинчивают переходную муфту для припайки пропиленовой трубы. Остается подсоединить бойлер к системе холодного и горячего водоснабжения. Пропиленовые трубы можно заменить гибкой подводкой.

Схема подключения водонагревателя (бойлера) к системам горячего и холодного водоснабжения показывает в какой последовательности идет монтаж прибора

Альтернативный способ монтажа обратного клапана

Этот метод придуман мастером, сталкивающимся с проблемой загрязнения предохранительного клапана осадками, попавшими из бака с горячей водой под давлением. Если кусочек ржавчины попадет под поршневую тарелку на седло, то клапан  не может уже корректно работать. Он постоянно остается открытым.

Чтобы не допустить такого развития ситуации, надо монтировать клапан на уровне середины бака. То есть так же, как описано выше, к входному патрубку бойлера присоединяется тройник, а дальше немного по-другому производится подключение.

Кран сливной приворачивается снизу, а в сторону отводят трубу, ставят уголки, опять трубу, и где-то на уровне середины бака устанавливают предохранительный клапан. После него идет отсекающий кран и фитинг, через который уже идет непосредственное подключение прибора к водопроводу.

При таком способе клапан всегда остается чистым и “не зависает” тарельчатый поршень над седлом. К тому же при отсутствии воды в системе такое изгибистое подсоединение служит своеобразным гидрозатвором.

Подробнее об этом методе монтажа можно узнать из видеоролика.

Советы по эксплуатации водонагревателя

Во время эксплуатации бойлера необходимо следить за тем, чтобы дренажное отверстие на предохранительном клапане не оказалось забитым или заблокированным. Дренаж может забиться ржавчиной, мелкими твердыми частичками и другими примесями, содержащимися в водопроводной воде.

Для проверки его рабочего состояния периодически производят сброс небольшого количества воды, нажимая на специальный рычаг или поворачивая ручку. В инструкции, приложенной к предохранительному клапану для водонагревателя , указывается, как функционирует механизм принудительного открывания клапана.

Установка фильтра для очистки водопроводной воды решает частично проблему. Нежелательно менять заводские настройки жесткости пружины в моделях клапанов, наделенных такой регулировкой.

Подобное вмешательство может повлечь разрушение бака водонагревателя по причине превышения допустимых значений давления внутри бытового прибора.

Принудительный сброс воды из бойлера с целью уменьшения величины давления в баке производится путем нажатия на рычаг

Постоянно капает вода – что делать и как исправить?

Некоторые владельцы бойлеров сталкиваются с проблемой постоянного просачивания воды через дренажное отверстие. Вода может капать из дренажа по двум причинам:

• неправильная настройка клапана;
• чересчур высокое давление в системе холодного водоснабжения.

Первая проблема устраняется путем замены или настройки устройства, выполнять которую надо шестигранным ключом. При этом немного подкручивают прижимную гайку, находящуюся на входе внутрь клапана.

Добраться до этой гайки можно путем частичного разбора устройства, при котором снимают рычажок, гайку и уплотнительную шайбу. Вообще быстрее решить проблему можно с помощью покупки нового клапана.

Вторая проблема, связанная с высоким давлением в системе, исчезает при монтаже редукционного клапана.

Подсоединение трубки с прозрачными стенками к дренажному отверстию произведено без вывода ее в систему канализации

Подсоединение отвода в виде прозрачной трубки от дренажного отверстия предохранительного клапана к системе канализации через патрубок с косым впуском

Проблемы и пути их решения

Причину неправильной работы водонагревателя следует начинать искать сразу же, как только появились первые признаки. Желательно подвергнуть проверке все элементы бытового прибора, начав с термостата, предохранительного клапана и нагревательного элемента. Чаще всего ломаются именно эти детали бойлера.

При поломке клапана мастера советуют не экономить, занимаясь ремонтом детали, а сразу приобрести новый аналог. Модель выбирают по уровню давления, на которое рассчитан клапан, указываемому на корпусе изделия. Эту информацию также указывают в руководстве по эксплуатации предохранительного клапана.

Бывают ситуации, когда клапан не функционирует из-за скрытого брака, выявить который не представляется возможным. Тратить время на поиск брака в конструкции детали не стоит, так как бойлер надо эксплуатировать по назначению.

Поэтому бракованный клапан заменяют новым устройством. Если ресурс установленного предохранительного клапана исчерпан, то его также демонтируют и ставят новое устройство. Сменив клапан, можно не беспокоиться о том, как работает водонагреватель.

Поставленная деталь обеспечит надежную и безопасную эксплуатацию водонагревательного оборудования.

Предохранительный клапан в разобранном виде позволяет увидеть винт, который с помощью отвертки регулирует степень жесткости пружины

Установить водонагреватель и выполнить правильно его обвязку под силу любому начинающему мастеру. Прочитав статью и посмотрев видеоролики, вы сможете все сделать своими руками, сэкономив на оплате монтажных работ, сделанных сторонними организациями.

Если вы считаете, что каждый должен выполнять свою работу на профессиональном уровне, то приглашайте специалистов. Опытные мастера помогут выбрать подходящую модель предохранительного клапана, докупят недостающую фурнитуру, проведут подсоединение бойлера к холодной и горячей воде в соответствии с нормами строительных работ.

Не слушайте только тех горе-мастеров, которые считают предохранительные клапаны ненужными звеньями в обвязочной цепи подключаемого к водопроводу водонагревателя. Никогда не экономьте на своей безопасности!

Клапан сброса избыточного давления (предклапан)

В технических системах, коммуникациях и множестве других подобных конструкций часто случаются перепады давления. Причины тому могут быть разные.

Если рассматривается водопровод, то там избыточное давление образуется за счет чрезмерного накопления воды и продавливания ее вниз по трубе. Подобное случается вследствие сразу нескольких факторов.

С давлением воздуха все еще сложнее. Здесь спровоцировать перепад может взрыв, резкое снижение уровня кислорода в одном из смежных помещений и т.д.

Предохранительный клапан сброса давления с манометром

Последствия от подобных ситуаций непредсказуемы и довольно опасны. Предотвратить их появление нам поможет клапан сброса давления. О нем мы вам сейчас и расскажем.

Cодержание статьи

Особенности и назначение

Как мы уже говорили выше, с давлением шутки плохи. Давление может быть разным, оно различается в зависимости от конкретной рабочей среды.

Давление в трубопроводах называют водным. Серьезный перепад давления воды провоцируют с помощью резкого перекрытия задвижек, включения или выключения насосов и т.д.

В итоге образуется зона, где давление находится не на среднестатистическом уровне. Появляется эффект гидроудара, когда опасная зона перемещается, повреждая все конструкции на своем пути.

Нельзя сказать, что перепады давления воды – серьезная и крайне опасная проблема. Они случаются время от времени, это нормально.

Однако если в трубе не стоит предклапан или стандартный клапан сброса избыточного давления, тогда каждый последующий гидроудар приведет к все большему износу конструкций, а затем и полному их выходу из строя.

Проблемы с давлением есть и в водонагревателях. Там свою роль играет баланс теплой и холодной воды внутри бака. На водонагревателях ставить предохранительный клапан избыточного давления просто необходимо, так как в противном случае вас ждут жуткие последствия. О них расскажем чуть позже.

Не будем забывать и про давление воздуха. Оно тоже играет роль. Минимальное воздействие давление воздуха оказывает на вентиляцию и отвод продуктов горения.

К примеру, при возгорании внутри помещения давление резко меняется, и если сбросной клапан в системе пожарной вентиляции не стоит, тогда дым не удастся удалить из помещения заранее предусмотренным путем. Давление в вентиляции просто не пустит его внутрь и обнулит тягу.

А есть ведь и более опасные ситуации. Взрывы, химические загрязнения, различного рода техногенные и даже военные катастрофы, все это приводит к критичным перепадам, нивелировать которые способен только клапан избыточного давления.

Составляющие и схема клапана

Предохранительный клапан сброса давления выполнен в самых различных вариациях. Как мы уже говорили, есть клапаны для сброса давления воздуха, воды. Есть и конкретные модели, созданные для использования на том или ином оборудовании.

Клапан сброса давления для бойлера

Однако общая конструкция у них всегда одна. Ее мы сейчас и опишем. Для понимания принципа работы клапана этого будет достаточно.

Итак, стандартный предклапан состоит из следующих частей:

1. Корпуса.
2. Тарели.
3. Рычага тарели.
4. Предохранительного рычага.
5. Ручки настройки.
6. Пружин.
7. Дополнительных элементов.

Корпус у него литой, чаще всего из нержавеющей стали. На водопроводных изделиях используют корпуса из латуни или бронзы. Они лучше реагируют на воду, намного долговечнее и качественнее.

Если стальной предклапан при постоянном контакте с водой рано или поздно проржавеет, то латунный сможет стоять без преувеличения много десятков лет, а то и сотен, если его эксплуатировать должны образом.

Тарель – основной запорный элемент, что блокирует поток воздуха или воды. Для воздушных клапанов применяются именно тарели, в моделях для применения в водопроводах встречаются и шаровые запорные образцы.

Рычаг тарели управляет этим элементом. Его чувствительность настраивается с помощью еще одной ручки. Сама настройка в простейших образцах осуществляется за счет манипулирования механикой, а если быть точнее, то специальной пружиной.

Промышленные предклапаны для регулировки давления

Она реагирует на определенный уровень давления и срабатывает, перекрывая клапан. Степень натяжения прямо пропорциональна его уровню, которое активирует предклапан.

Предохранительный рычаг есть не во всех образцах, он выполняет защитные функции, если основной способ блокирования не сработал, либо вышел из строя.

Что же до дополнительных элементов, то тут речь идет об различного рода кнопках для управления, циферблатах, счетчиках и т.д. Все зависит от конкретной модели.

Клапан избыточного давления для водонагревателей вообще не оборудован какими-либо измерительными приборами (по крайней мере, бюджетные модели этой надстройкой обделены).

А вот предклапан для сброса давления воздуха в обязательном порядке снабжается барометром, причем действует тот постоянно, фиксируя уровень давления на рабочей стороне.

Виды и отличия

Клапан избыточного давления производится в разных вариациях. Покрыть их все мы не можем, но все же постараемся отметить основные, чтобы у вас было более подробное понимание предмета.

Итак, выделяют следующие разновидности такого оборудования:

• для водонагревателей;
• для водопроводов;
• для вентиляции;
• аварийные.

Каждый образец предназначается для своих целей. Одни активно используются в быту, другие же найдут свое применение исключительно в промышленности, на опасных производствах или же и вовсе на военных объектах (к таким относят большинство образцов осуществляющих регуляцию давления воздуха).

Предохранители для водонагревателей

Предклапан для водонагревателя – наверное, самый известный и популярный. И не без причины. Все-таки широкое бытовое применение дает свои плюсы.

Схема действия предклапана на пружинном механизме

Казалось бы, какое вообще может быть давление внутри нагревателя? А оно есть, и очень серьезное. Речь, конечно же, идет о накопительных водонагревателях или бойлерах.

В них собирается вода, которую затем нагревают ТЭНами. Нагретая вода изменяется в объеме. То есть постепенно расширяется. В итоге давление внутри бака повышается.

Повышение медленное, практически незаметное, но оно есть. Если не сбрасывать давление вовремя – вас будут ждать неприятные последствия.

Известны случаи, когда бойлеры взрывались. Причем взрыв из-за избыточного давления был настолько сильным, что разрушал гипсокартонные стены ванной, а саму ванну превратил в руины. Будь у владельцев того водонагревателя обычный предклапан, все наверняка сложилось бы иначе.

Предохранители для водопроводов

Такой предклапан используется преимущественно в промышленных трубопроводах, либо на сетях магистрального водоснабжения.

Активные трубопроводы больше всего подвержены гидроударами, особенно если они постоянно транспортируют большое количество жидкости. Принцип действия и образования гидроудара (резкого перепада давления воды внутри определенного участка трубопровода) мы уже описывали.

Труба не взорвется, если давление не сбивать. Да и более того, прямых последствий вы тоже практически не заметите. Они дадут о себе знать сами, со временем.

Рано или поздно постоянная нагрузка сточит фитинги, расшатает задвижки, найдет уязвимость в уплотнениях либо и вовсе прорвет трубу. Никогда не угадаешь, что конкретно случится.

Предохранительные клапаны для сброса давления одномоментно отслеживают появление перепада и тут же блокируют систему, пока давление не выровняется, что существенно повышает срок эксплуатации всех без исключения составляющих трубопровода.

Ремонт клапана давления воздуха (видео)

https://www.youtube.com/watch?v=iqQ1YNSGOYY

Клапаны для вентиляции

Встречаются гораздо реже и преимущественно в пожарных вентиляциях. Их задача заключается в поддержании давления внутри системы на уровне достаточном для ее нормального функционирования.

Выходить из строя части вентиляции при перепадах или перегрузках не будут. А вот выполнение своих непосредственных задач может существенно усложниться.

Особенно если речь идет о естественном вентилировании помещений. В основе естественной вентиляции лежит принцип разности давлений, при котором воздух движется из зоны низкого давления в зону высокого. Образуйся перепад в помещении либо в самой вентиляции, и вся задумка обрушится.

Не самый приятный исход, в особенности если ситуация аварийная и от вентиляции зависят чьи-то жизни.

Аварийный клапан

Более распространенный воздушный клапан – это аварийная модель. В быту встречается редко. На рынке тоже, хотя при желании найти его можно.

Особенность этой детали в ее уникальных задачах. Предохранители такого образца способны защищать помещения от огромных проблем с давлением. В том числе и от серьезных перегрузок из-за взрывов, различного рода катастроф, критического загрязнения окружающего воздуха и т.д.

Их монтируют в важных социальных зданиях, метро, на больших промышленных объектах и т.д. Устройство можно настраивать на конкретный рабочий уровень.

Клапан сброса избыточного давления: устройство, назначение, применение

Любая система, в которой жидкость или газ находятся под давлением, нуждается в аварийной защите. Если что-то пошло не так и давление начало расти существенно выше проектных значений — возникает опасная ситуация. При этом отдельные элементы системы, соединения трубопроводы могут выйти из строя или даже разрушиться, вызвав серьезную аварию. Чтобы этого не произошло, устанавливают специальное устройство — предохранительный клапан, предназначенный для сброса рабочего давления до заданных значений. Конструкторы разработали много вариантов прибора. Его четкая работа зависит от правильной установки.

Что это такое и для чего он нужен

Клапан аварийного сброса избыточного давления — механическое устройство, реагирующее на давление в одном из контуров. Он имеет чувствительный элемент и запорный орган. После того, как давление превысит заданный уровень, чувствительный элемент воздействует на запорный орган и открывает его. Излишки рабочей среды стравливаются в дренаж или просто в окружающую среду.

Такие клапана широко применяются в системах отопления и водоснабжения, в которых давление превышает атмосферное. Клапан обеспечивает сохранение уровня напора в контуре на заданном значении. После того, как часть рабочей среды стравливается из контура, давление в нем падает, и клапан закрывается. Клапаны бывают многоразовые, готовые к новому рабочему циклу сразу после закрывания, и одноразовые, требующие специального обслуживания или замены после срабатывания

Назначение и сферы применения

Устройство предназначено для защиты систем, находящихся под избыточным (относительно атмосферного) давлением от его превышения. Оно применяется в таких областях, как:

• Отопительные системы разного уровня. В бытовых системах обогрева отдельного дома и в сложных сетях распределения централизованного теплоснабжения используют разные типы предохранительных приборов.
• Водоснабжение и водораспределение. Используется для защиты от возникающих в трубопроводах скачкообразных изменений давления- гидравлических ударов.
• Принудительная вентиляция. Применяется в качестве обратного клапана, позволяющего воздуху проходить лишь в заданную строну.
• Трубопроводный транспорт, системы производства и распределения сжатого воздуха и других газов- для предотвращения аварий.

Широко используется аварийная арматура и на производственных технологических установках в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Управление и технические характеристики

Наиболее широко применяемые аварийные клапаны, устанавливаемые на бытовых системах отопления и водоснабжения, имеют механическое автономное управление. Они срабатывают самостоятельно по достижении предельного давления и регулируются вручную. В сложных производственных установках и трубопроводных системах используется предохранительная арматура с дистанционным управлением и настройкой. Как правило, при пропадании связи с центром управления такой клапан превращается в обычный механический.

Клапаны сброса избыточного давления, исходя из назначения, конструкции, материала изготовления имеют различные наборы характеристик.

Главными из них являются:

• Давление срабатывания.
• Давление возврата в исходное состояние.
• Производительность канала сброса рабочей среды.
• Скорость срабатывания.
• Время возвращения в исходное состояние (если клапан делает это автоматически).

Конкретный аварийный клапан сброса избыточного давления характеризуется также типом конструкции, массогабаритными параметрами, присоединительными размерами

Подключение

По типу подключения выделяют следующие разновидности устройств:

• Резьбовое. Используется для трубопроводов малого диаметра и небольших давлений, характерных для бытовых систем. Наиболее удобно в монтаже и демонтаже для возможного ремонта и обслуживание.
• Фланцевое. Применяется в средних и больших по диаметру трубопроводах, способно выдерживать большое давление. Сложнее в монтаже/демонтаже.
• Сварное. Наиболее прочное и герметичное соединение. Применяется на магистральных трубопроводах и особо ответственных системах высокого давления. Наиболее сложно в монтаже и демонтаже.

Фланцевые и сварные соединения редко используются в бытовых системах.

Устройство

В обычную конфигурацию аварийной арматуры включают:

• Корпус с входным и выходным патрубком. В литом корпусе отформована рабочая камера и седло клапана.
• Запорный элемент- диск, шар или конус, в нормальном положении прижатый к седлу и закрывающий проход для рабочей среды.
• Шток- стержень, к которому прикреплен запорный элемент.
• Упругий элемент- пружина или (реже) мембрана, реагирующая на давление среды и в зависимости от него изменяющая свое положение в пространстве. Оказывает давление на запорный элемент.
• Элемент регулировки. Чаще всего- регулировочный винт, изменяющий упругость пружины и силу ее давления.

Устройство может содержать и дополнительные элементы, такие, как электромагнитный или пневматический привод, датчики, манометры, панели управления и т.п.

Выбор предохранительного устройства для конкретного применения происходит с учетом его конструкции и параметров.

Принцип работы

Пока не достигнуто максимальное рабочее давление, на которое настроен клапан, сила пружины (или рычажно-противовесного механизма) прижимает запорный элемент к седлу. Когда напор рабочей среды продолжает расти, он становится способным преодолеть сопротивление пружины и сжать ее, отжимая одновременно запорный элемент от седла.

При этом открывается просвет для движения рабочей среды в сторону выходного патрубка. После выхода части среды давление в системе падает, и силы сжатия пружины снова хватает для прижатия запорной тарелки к седлу.

Клапан закрывается. Многоразовые устройства, чаще всего используемые в бытовых системах, становятся готовы к следующему рабочему циклу.

В особо ответственных контурах устанавливают одноразовые клапаны, требующие вмешательства сервисной службы для возобновления работы. Это делается для того, чтобы система, в которой случился выброс давления рабочего вещества, была обязательно осмотрена и продиагностирована для определения и устранения причины сбоя.

Виды и конструкции

По принципу действия на запорный элемент клапаны сброса избыточного давления (сокращенно КСИД) делят на два типа:

• Прямого действия. Срабатывают под действием напора рабочей среды. Часто используются в топливопроводах и масляных контурах.
• Непрямого действия. Используется сторонний источник давления. Их применяют в качестве клапанов аварийного сброса избыточного давления воды или газа.

В зависимости от внутреннего устройства клапаны КСИД подразделяются на следующие виды:

С выносным датчиком

Арматура укомплектована подпружиненным штоком. Они срабатывают от основных или дополнительных мехов. В датчике находится чувствительный к температуре состав. В случае перегрева он расширяется и попадает в меха по капилляру. Увеличившиеся в размерах меха толкают шток, отжимая запорный элемент от седла. Так открывается просвет для сброса рабочей среды в окружающее пространство или в дренаж.

Комбинированные с подпиткой системы

Продвинутая конструкция разработана для того, чтобы одновременно выполнять несколько операций:

• Сброс рабочей среды по сигналу внешнего сенсора.
• Быстрое снижение температуры теплоносителя.
• Подпитка отопительного контура свежей водой.

Для этого на едином штоке, проходящем через две независимые рабочие камеры, установлены два запорных тарельчатых элемента. Один из них открывает путь перегретому теплоносителю в канал сброса, второй одновременно подает в систему свежий его запас, чтобы компенсировать потери.

Похожие клапана используются и для выпуска избыточного давления воздуха, с одновременным добавлением новой порции из ресивера.

Пружинные

Здесь запорный элемент удерживается силой деформированной пружины. Клапан перестраивается в ограниченном диапазоне напора. Для этого достаточно вращать регулировочный винт, предварительно сжимающий или ослабляющий пружину.

Клапан можно настраивать и в больших пределах, меняя пружину на более или менее жесткую.

Многие пружинные клапаны снабжают рычагом для сброса давления вручную и для проверки работоспособности устройства.

Если прибор предназначен для функционирования в активных средах, на пружину наносят защитное полимерное покрытие.

Рычажно-грузовые

В такой арматуре вместо силы сжатия пружины используется сила земного тяготения. Давление рабочей среды уравновешивается весом тщательно подобранного груза, подвешенного на рычажном механизме. Тонкую настройку момента срабатывания можно добиться, перемещая груз ближе или дальше от штока вдоль по рычагу, снижая или повышая таким образом силу прижима и пороговое значение срабатывания.

Такие конструкции могут устанавливаться только в одном, строго определенном положении относительно горизонта. Как правило, они работают на горизонтальных участках трубопроводов.

Для обеспечения высокой пропускной способности приходится увеличивать диаметр тарельчатых запорных элементов. Чтобы избежать значительного роста габаритов изделия и массы груза, часто в одной рабочей камере размещают два клапана меньшего сечения.

Конструкция отличается высокой стабильностью параметров.

Отличия

Пружинные конструкции используются для малых диаметром трубопроводом и сравнительно небольших давлений. Они регулируются поворотом винта, сжимающего или ослабляющего пружину. Их выпускают как под резьбу, так и под фланец.

Рычажно-грузовые приборы используются для труб диаметром выше 2 дюймов и более высоких значений напора. Они обходятся дороже, и производятся преимущественно под фланец.

Надежность двух видов арматуры примерно одинаковая, но у рычажных выше стабильность параметров и точнее регулировка.

Преимущества и недостатки

Аварийная арматура позволяет сохранить защищаемые ею установки и трубопровода от повреждения или разрушения в случае непредвиденных скачков напора рабочей среды. Кроме того, они обладают следующими достоинствами:

• Надежность.
• Несложное устройство.
• Легкая установка и периодическое обслуживание.
• Малое гидравлическое (аэродинамическое) сопротивление.
• Большая пропускная способность.

Есть у описываемых приборов и свои минусы

• Малый срок службы уплотнений, защищающих герметичность штока.
• Невозможность использования в средах, содержащих посторонние включения.

Советы по выбору

Обычный пружинный клапан обходится существенно дешевле температурных прибором непрямого действия. Он прекрасно справится с контуром, отапливаемым жидкотопливным, газовым или электрическим бойлером. В случае нештатной ситуации автоматика мгновенно останавливает их. Иная ситуация наблюдается для бойлеров на твердом топливе. Здесь даже после прекращения горения топка будет остывать значительное время.

Специалисты сформулировали ряд правил для правильного подбора аварийной арматуры:

• При использовании твердотопливных котлов следует остановить выбор на температурных конструкциях непрямого действия. Кроме того, имеет смысл потратится и на комбинированное устройство с клапаном теплового сброса. Они работают до 10 атм.
• Нужно тщательно изучить паспорт бойлера и установить предельно допустимое значение рабочего давления. Современная продукция, как правило, выдерживает до 3 атм., но некоторые прибалтийские модели имеют ограничение до 2 атм. Самые дешевые устройства могут работать только до 1,5 атм. По этому параметру надо подбирать и клапан.
• Отопительные контуры, построенные по открытому принципу (так называемые ТТ-бойлеры) не будут защищены арматурой, сбрасывающей теплоноситель по давлению, поскольку избыточное давление в контуре минимально. Здесь также понадобится температурная защитная арматура.

Изделия с возможностью регулировок имеет смысл приобретать, если вы хорошо разбираетесь в предмете. Обычно для бытовых применений выбирают защитные устройства с фиксированным давлением. К тому же они заметно дешевле.

Кроме указанных обстоятельств, следует проверить также:

• Тип присоединения и присоединительные размеры.
• Допустимую рабочую температуру.
• Пропускную способность канала сброса.
• Тип рабочей среды.

Также важно уточнить способ сброса — проводится ли он в окружающую атмосферу (это подходит для воздушных контуров) или в дренаж чрез соответствующий патрубок.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Монтаж изделия следует проводить с максимальной аккуратностью, чтобы избежать неплотностей или перекашивания. Если в составе рабочей среды возможно появление механических включений- следует предусмотреть фильтр грубой очистки. Если на корпусе есть маркировка в виде стрелочки- устанавливать его необходимо этой стрелочкой вверх. Если изделие снабжено рычажком ручного срабатывания, надо обеспечить достаточно свободного пространства для его движения.

Для слива отводимой жидкости в дренаж на носик клапана нужно надеть гибки шланг малого диаметра и направить его в дренажное отверстие. Если это невозможно, можно подставить бак достаточной емкости.

Нужно периодически проверять работоспособность клапана, нажимая на рычаг. Это позволит избежать прилипания тарелки к седлу или стенкам рабочей камеры.

Специалисты советуют соблюдать такие правила:

• Устанавливать арматуру следует ближе к выходу выходе бойлера по возможности более высокой точке, чтобы возможно меньшая часть системы подвергалась воздействию аварийного напора.
• Следить за соответствием диаметров присоединительных патрубков сечению основного трубопровода. Снижение просвета недопустимо.
• Перед клапаном нельзя размещать вентили и другую запорную арматуру.

При неправильном монтаже повышается вероятность некорректного функционирования клапана и снижение защищенности всей системы.

Что подготовить для установки

Чтобы смонтировать защитную арматуру бытового класса потребуется:

• Газовый ключ. Также подойдет набор рожковых ключей или переставные клещи.
• Уплотнитель- лента ФУМ или сантехническая нить.

Клапан необходимо устанавливать, только когда бойлер выключен и в системе нет давления, а температура близка к комнатной.

Схема подключения

Если необходимо установить защитную арматуру на накопительный водонагреватель, подключенный к общедомовой магистрали, потребуется защитить бойлер от перепадов давления

Для этого клапан ставят перед входным патрубком водонагревателя. В случае возможного гидроудара от сможет сбросить воду в дренаж и не допустить высокое давление внутрь прибора.

Ход работ

Прежде чем приступать к работе, следует внимательно изучить руководство пользователя, особенно тот раздел, в котором описана его установка. Следует также отключить квартирную разводку от стояка и слить воду из бойлера.

Далее установка идет в следующей последовательности

• Разметить точку монтажа.
• Обрезать лишнюю часть подводящего патрубка. Она должна быть равна длине корпуса устанавливаемой защитной арматуры.
• Нарезать резьбу (для стальной трубы) или навинтить зажимную муфту (для металлопластиковых).
• Обмотать резьбу подготовленным уплотнителем.
• Накрутить клапан на резьбу вручную. Убедиться в отсутствии перекосов.
• Затянуть резьбу ключом.

Далее нужно пустить на пробу воду и убедиться в герметичности соединений.

Ошибки установки и возможные неполадки

По данным сервисных служб, приходящих исправлять огрехи домашних мастеров, наиболее часто допускают следующие оплошности

• Монтаж запорной арматуры между защитным устройством и бойлером.
• Расположение клапана слишком далеко от бойлера (более метра).
• Перекос, недотянутая или перетянутая резьба.

Ряд советов профессионалов по устранению возможных неполадок:

• Клапан пропускает жидкость при нормальном давлении. Причина чаще всего в его засорении частицами ржавчины или минеральными осадками. Устраняется промыванием устройства в сильном уксусном растворе в течении нескольких часов. Строго рекомендуется установка фильтра механической очистки.
• Если подтекание продолжается, то возможно повреждение ил деформация прокладки. В этом случае придется заменить все устройство.
• Если вам досталась квартира с пластиковыми аварийными приборами, лучше при первой возможности заменить их на целиком сделанные из металла. Разница в цене многократно окупится увеличившимся ресурсом.

Категорически запрещено заглушать подтекающий клапан сброса давления воды, рассчитывая починить его как-нибудь потом. Авария может произойти в любой момент и вывести из строя дорогостоящее оборудование и трубопроводы.

Узнайте о Steam | Предохранительные клапаны

Конструкция предохранительного клапана

Базовый подпружиненный предохранительный клапан, называемый «стандартным» или «обычным», представляет собой простое и надежное самодействующее устройство, обеспечивающее защиту от избыточного давления.

Основные элементы конструкции состоят из корпуса клапана с прямоугольной диаграммой направленности с входным патрубком клапана или соплом, установленным на системе, работающей под давлением. Выпускное соединение может быть резьбовым или фланцевым для подключения к трубопроводной системе нагнетания.Однако в некоторых приложениях, таких как системы сжатого воздуха, предохранительный клапан не имеет выпускного соединения, и жидкость выпускается непосредственно в атмосферу.

Конструкция впускного (или подходного канала) клапана может быть как сплошной, так и полу-сопловой. В конструкции с полным соплом весь «смачиваемый» впускной тракт сформирован из одной детали. Подходящий канал — это единственная часть предохранительного клапана, которая подвергается воздействию технологической жидкости во время нормальной работы, кроме диска, если только клапан не выпускается.

Полные форсунки обычно входят в состав предохранительных клапанов, предназначенных для технологических процессов и приложений высокого давления, особенно когда жидкость вызывает коррозию.

Напротив, конструкция полусопла состоит из посадочного кольца, вставленного в корпус, верхняя часть которого образует седло клапана. Преимущество такой компоновки состоит в том, что сиденье можно легко заменить, не заменяя весь воздухозаборник.

Диск удерживается напротив седла форсунки (при нормальных рабочих условиях) пружиной, которая размещена в открытом или закрытом корпусе пружины (или крышке), установленном на верхней части корпуса.Диски, используемые в предохранительных клапанах с быстрым открытием (типа хлопка), окружены кожухом, держателем диска или камерой уплотнения, что способствует быстрому открытию.

Закрывающее усилие на диске обеспечивается пружиной, обычно изготовленной из углеродистой стали. Степень сжатия пружины обычно регулируется с помощью регулятора пружины, чтобы изменить давление, при котором диск поднимается с седла.
Стандарты, которые регулируют конструкцию и использование предохранительных клапанов, обычно определяют только три измерения, которые относятся к пропускной способности предохранительного клапана, а именно площадь потока (или отверстия), площадь завесы и площадь нагнетания (или отверстия) (см. Рисунок 9.1.4).

1. Площадь проходного сечения — Минимальная площадь поперечного сечения между впускным отверстием и седлом в самом узком месте. Диаметр проходного сечения представлен размером «d» на рисунке 9.1.4.

2. Зона занавеса — Площадь цилиндрического или конического выпускного отверстия между посадочными поверхностями, создаваемая подъемом диска над сиденьем. Диаметр области завесы представлен размером «d1» на рисунке 9.1.4.

3.Площадь нагнетания — это меньшая из областей завесы и потока, которая определяет поток через клапан.

Клапаны, в которых площадь потока, а не площадь завесы определяет производительность, называются полноподъемными клапанами. Эти клапаны будут иметь большую производительность, чем клапаны с низким или высоким подъемом. Этот вопрос будет более подробно рассмотрен в Модуле 9.2.

Хотя основные элементы обычного предохранительного клапана схожи, детали конструкции могут значительно отличаться.Как правило, клапаны типа DIN (обычно используемые по всей Европе) имеют более простую конструкцию с фиксированной юбкой (или колпаком), тогда как клапаны типа ASME имеют более сложную конструкцию, которая включает одно или два регулируемых продувочных кольца. Положение этих колец можно использовать для точной настройки значений избыточного давления и продувки клапана.

Для данной площади отверстия может быть несколько различных размеров впускных и выпускных соединений, а также размеры корпуса, такие как размеры от осевой линии до лицевой стороны.Кроме того, многие конкурирующие продукты, особенно европейского происхождения, имеют разные размеры и емкость при одном и том же номинальном размере.

Исключением из этой ситуации являются стальные клапаны по спецификации ASME, которые неизменно следуют рекомендациям Рекомендуемой практики API 526, где указаны размеры от осевой линии до торца и размеры отверстий. Серии площади отверстия обозначаются буквой. Это обычное дело для

клапанов с одинаковой буквой диафрагмы для нескольких различных размеров входного и выходного патрубков.

Например, 2 «x J x 3» и 3 «x J x 4» — это клапаны, которые имеют отверстие одинакового размера (‘J’), но имеют разные размеры входа и выхода, как показано до и после буквы отверстия. соответственно.

Клапан 2 дюйма x J x 3 дюйма должен иметь входное отверстие 2 дюйма, отверстие размера «J» и выходное отверстие 3 дюйма.

Предохранительный клапан

и предохранительный клапан

Как вы уже знаете, существует множество предохранительных клапанов. В промышленности мы склонны использовать такие термины, как предохранительный клапан и предохранительный клапан, как взаимозаменяемые.И по большей части в этом есть смысл. Большинство предохранительных клапанов предназначены для одного и того же — сброса давления в системе.

Но есть ли разница между некоторыми из этих часто используемых терминов, и если да, то что они для вас значат? Вот краткое описание двух популярных терминов: предохранительный клапан и предохранительный клапан.

Предохранительный клапан

и предохранительный клапан: есть ли разница?

Хотя оба термина относятся к клапанам, используемым для сброса давления из системы, находящейся под давлением, их технические определения немного отличаются.В общем, термин предохранительный клапан относится к клапану в системе под давлением, который используется для управления давлением для оптимальной работы системы. Предохранительные клапаны предназначены для того, чтобы помочь вашему предприятию избежать сбоев системы и защитить оборудование от повышенного давления.

Термин предохранительный клапан, с другой стороны, относится к напорным клапанам, которые предназначены для защиты людей, имущества и процессов. Другими словами, термин предохранительный клапан относится к отказоустойчивому клапану последней инстанции, который сбросит давление, чтобы предотвратить катастрофу, обычно в том случае, если все другие предохранительные клапаны не смогли должным образом контролировать давление в системе.

Делают ли предохранительные и предохранительные клапаны одно и то же?

Общее назначение предохранительных и предохранительных клапанов одинаково. Оба являются предохранительными клапанами и предназначены для сброса давления в любой ситуации, когда в системе возникает избыточное давление. При этом предохранительные и предохранительные клапаны работают несколько иначе:

• Предохранительные клапаны предназначены для управления давлением в системе, чаще всего в жидкостных системах или системах сжатого воздуха. Эти клапаны открываются пропорционально увеличению давления в системе.Это означает, что они не открываются полностью, когда в системе немного избыточное давление. Вместо этого они открываются постепенно, позволяя системе вернуться к заданному уровню давления. По достижении этого уровня клапан снова закрывается.
• Предохранительные клапаны используются по одной причине — безопасность. Вместо того, чтобы контролировать давление в системе, они предназначены для немедленного сброса давления в случае аварии или отказа системы. В отличие от предохранительных клапанов, предохранительные клапаны открываются немедленно и полностью, чтобы избежать аварии, а не для контроля давления в системе.

Хотя и предохранительные, и предохранительные клапаны работают, чтобы сбросить избыточное давление, способ их работы немного отличается. Ознакомьтесь с этой таблицей, любезно предоставленной Difference Between, для получения дополнительной информации о различиях между двумя клапанами:

Предотвращение условий избыточного давления в котле

На конференции Emerson Exchange 2018 Дэвид Таттл из Emerson представил «Предотвращение аварий, связанных с избыточным давлением при генерации пара в сверхкритическом состоянии».

Дэвид приходит в Emerson из компании Crosby, выпускающей клапаны, которая присоединилась к Emerson в рамках приобретения Pentair Valves & Controls.

Предохранительные клапаны котла — последняя линия защиты от катастрофического превышения давления. Предохранительный клапан открывается при заданном давлении и выпускает пар из котла в атмосферу. Установленное давление преодолевает тяжелую пружину, удерживающую клапан в закрытом состоянии.

ASME имеет нормативы по котлам и сосудам под давлением, которые предписывают инспекторам партии 3 ^и проверять безопасные операции.

Пар при 3200 фунтов на квадратный дюйм называется сверхкритическим. Производители котлов производят сверхкритические котлы на протяжении десятилетий. Нет никаких нормативных указаний по расчету сверхкритического потока пара через предохранительные клапаны. У разных поставщиков свои методики расчета.

Компания Emerson Pressure Relief Engineering предложила метод расчета сверхкритического потока пара как изоэнтропического процесса. Поток пара через сопло с постепенно увеличивающейся скоростью, пока звуковой поток не будет достигнут в горловине сопла.для расчета массового расхода в сопле.

Современные конструкции предохранительных клапанов включают форсунку на входе клапана. В горле поток звуковой. Для расчета массового расхода в горловине сопла необходимо рассчитать скорость и плотность пара. Максимальный массовый расход возникает, когда отношение скорости горловины сопла к удельному объему горловины максимально.

Эти значения массового расхода должны быть проверены и проверены в соответствии с ASME и ISO 4126 для получения номинальной разгрузочной способности.Кодекс котлов датируется началом 1900-х годов из-за многочисленных взрывов котлов, которые происходили.

Внести изменения в код котла непросто. Недавно было добавлено предложение, выдвинутое инженерами Emerson по сбросу давления, разработанное для сверхкритической паропроизводительности. Это дает конечным пользователям уверенность в том, что размер предохранительного клапана выше 3200 фунтов на квадратный дюйм выполняется и подтверждается согласованно всеми производителями предохранительных клапанов.

Корпуса избыточного давления для клапана сброса давления (PRV), размер

Сосуды-сепараторы, резервуары для хранения, теплообменники, колонны и некоторые сегменты трубопроводов и т. Д.предназначены для работы с определенным рабочим давлением. Однако сочетание различных причин может привести к избыточному давлению в этом оборудовании, которое может превышать значение максимально допустимого рабочего давления (МДРД). Клапаны сброса давления (PRV) используются для сброса давления в этом оборудовании до того, как оно сможет пересечь максимально допустимое рабочее давление, тем самым защищая оборудование от повреждений. Уставка предохранительного клапана должна быть такой, чтобы предохранительный клапан открывался до того, как в резервуаре будет достигнуто максимально допустимое накопленное давление (МДРД).Для этой цели обычно необходимо выполнить гидравлический расчет для линии нагнетания PRV, чтобы определить противодавление на предохранительном клапане, которое в дополнение к падению давления на предохранительном клапане дает накопление давления в оборудовании.

Размер PRV основан на минимальном расходе сброса, который может предотвратить повышение давления в защищаемом оборудовании от превышения предела MAWP. Для нескольких возможных причин избыточного давления в резервуаре рассчитываются расходы сброса, и для определения размера клапана PRV выбирается максимальное значение из этих расходов.Тогда известно, что причина избыточного давления, соответствующая этому расходу, является решающим случаем для выбора клапана сброса давления. В этой статье описаны некоторые распространенные причины избыточного давления, которые учитываются при выборе размера предохранительного клапана.

Корпус с заблокированной разгрузкой

Этот случай относится к закрытию клапана на выходе из оборудования (емкости, теплообменника и т. Д.). Если жидкость все еще продолжает поступать в оборудование, отсутствие выхода для этой жидкости приводит к накоплению жидкости и повышению давления.Это повышение давления может достигать проектного давления вышестоящих насосов или компрессоров в сочетании с высотой столба жидкости перед насосом. Нормальный расход на входе в этом случае в данном случае следует рассматривать как минимальный расход сброса. Калькулятор размеров PRV от EnggCyclopedia для заблокированного выпуска жидкости и для заблокированного выпуска газа может быть использован для разработки клапана сброса давления для этих сценариев.

Непреднамеренное открытие клапанов на входе

Случайное открытие клапанов, расположенных на источниках высокого давления перед защищаемым оборудованием, может привести к избыточному давлению в оборудовании.Этот поток может повышать давление в оборудовании до расчетного давления расположенного выше по потоку источника высокого давления. В этом случае необходимо уменьшить избыточный поток, возникающий в результате открытия клапана, для защиты оборудования.

Неисправность электросети

Отказ таких инженерных сетей, как электричество, приборный воздух, пар, топливо, охлаждающая вода и т. Д., Может привести к избыточному давлению в соответствующем оборудовании. При анализе возможности избыточного давления в оборудовании следует тщательно учитывать возможность отказа электросети.Например, отключение электричества (для вентиляторов воздухоохладителя или циркуляционных насосов охлаждающей воды) или охлаждающей воды может привести к тому, что теплообменники не смогут выполнять свои обязанности. Возникающее в результате повышение температуры процесса может вызвать избыточное давление в защищаемом оборудовании.

Частичный отказ

В случае, если один источник электросети выходит из строя, но другой независимый источник все еще доступен параллельно, чтобы нести полную или часть дополнительной нагрузки, вызванной частичным отказом электросети, частично доступная электросеть может быть рассмотрена для оценки возможного избыточного давления в защищаемом оборудовании.Таким образом, независимо доступные альтернативы энергоснабжения могут снизить риск возможного избыточного давления и должны быть рассмотрены на стадии проектирования.

Разрыв трубки теплообменника

Трубки в теплообменнике склонны к выходу из строя по ряду причин, таких как коррозия, вибрация, тепловой удар и т. Д. В таком случае поток жидкости со стороны высокого давления теплообменника на сторону низкого давления вызывает избыточное давление при низком давлении. сторона обменника. В этом случае необходимо проверить способность стороны низкого давления поглощать это избыточное давление и пересмотреть требования к предохранительному клапану.

Чемодан пожарный

Оборудование, подверженное воздействию пожара на заводе, имеет риск возникновения избыточного давления в случае пожара в результате расширения или испарения жидкости. Калькулятор размеров PRV от EnggCyclopedia для резервуаров, заполненных жидкостью, и резервуаров, заполненных газом, может быть использован в этом случае для проектирования PRV.

Переходный скачок давления

Возможность «гидроудара» в системе, заполненной жидкостью, должна быть тщательно оценена, так как предохранительный клапан обычно не может защитить оборудование от «гидроудара», когда давление может возрасти во много раз по сравнению с рабочим давлением за миллисекунды.PRV требует гораздо больше времени, чтобы реагировать на такое избыточное давление, что создает возможность повреждения оборудования. В этом случае в качестве меры защиты следует использовать демпфер пульсаций. В случае систем, заполненных газами, «паровой удар» может возникнуть аналогично гидравлическому удару.

Изменение процесса / изменение реакции

В некоторых случаях значительное изменение параметров рабочего процесса (например, температуры криогенной жидкости) может изменить, делая оборудование уязвимым к повреждениям (температура оборудования падает ниже минимальной расчетной температуры металла или MDMT).Для реагирующих систем реакции могут сдвигать равновесие, приводя к избыточному газу или избыточному теплу, вызывая избыточное давление. Эти возможности должны быть тщательно изучены при проектировании предохранительных клапанов.

Устройства защиты от избыточного давления | Безопасность производственных процессов и КИП

Давление жидкости оказывает давление на любую поверхность, с которой она контактирует, как описано формулой \ (F = PA \). Одним из практических следствий этого факта является то, что технологические сосуды и трубопроводы могут катастрофически лопнуть, если они подвергаются чрезмерному давлению жидкости.При воздействии чрезмерного вакуума некоторые сосуды и трубопроводы могут взорваться (разрушиться сами по себе). Эти потенциальные сбои не только создают эксплуатационные проблемы, но также могут представлять серьезную опасность для безопасности и окружающей среды, особенно если рассматриваемая технологическая жидкость токсична, легковоспламеняема или и то, и другое.

Существуют специальные предохранительные устройства, помогающие предотвратить такие неприятные события, среди них разрывные диски , предохранительные клапаны и предохранительные клапаны .В следующих подразделах описывается каждое из этих защитных устройств и их предполагаемое действие. На схеме P&ID разрывные диски и предохранительные клапаны представлены следующими символами:

Разрывная мембрана действует как электрический предохранитель для защиты от избыточного давления: при превышении разрывного давления диск разрывается, позволяя жидкости выходить через него. Предохранительные и предохранительные клапаны работают как автоматические выключатели с самовозвратом: они открываются для сброса давления, а затем снова закрываются, чтобы снова герметизировать технологическую систему.

Двумя распространенными причинами избыточного давления в процессе являются засорение трубопровода и перегрев, вызванный возгоранием . Хотя это может показаться нелепым, ряд несчастных случаев на производстве со смертельным исходом был вызван такой простой задачей, как запорная арматура, которую следовало оставить открытыми. Когда жидкость не может выйти из технологического сосуда, силы нагнетания могут превысить предел прочности на разрыв сосуда, что приведет к катастрофическому отказу. Пожары могут также вызвать условия избыточного давления из-за расширения технологических жидкостей внутри герметичных сосудов.Устройства защиты от избыточного давления играют решающую роль в таких сценариях, выпуская технологическую жидкость, чтобы избежать разрыва емкости. Следует отметить, что эти две причины избыточного давления могут иметь очень разные требования к защите: требуемый расход выходящей жидкости для безопасного ограничения давления может быть намного больше в «случае пожара», чем в «случае блокировки», что означает Устройства защиты от избыточного давления, рассчитанные на последнее, могут быть недостаточными для защиты от первого.

Выбор устройства защиты от избыточного давления — это задача, ограниченная компетенцией инженеров по технике безопасности.Специалисты по КИП могут участвовать в установке и обслуживании устройств защиты от избыточного давления, но только квалифицированный и лицензированный инженер должен решать, какое конкретное устройство (а) использовать для конкретной технологической системы.

Диски разрывные

Одной из простейших форм защиты технологических линий и резервуаров от избыточного давления является устройство, известное как разрывная мембрана . Это не что иное, как тонкий лист материала (обычно легированной стали), предназначенный для разрыва в случае возникновения избыточного давления.Величина силы, приложенной к этому тонкому металлическому листу, определяется формулой \ (F = PA \) (сила равна давлению, умноженному на площадь). Тонкий металлический лист предназначен для разрыва при определенном пороге силы, эквивалентной давлению разрыва (\ (P = {F \ over A} \)). После разрыва диска жидкость выходит через новый канал, тем самым сбрасывая давление. Как и электрический предохранитель, разрывная мембрана — это одноразовое устройство, которое необходимо заменять после того, как он «перегорел».

Здесь представлена ​​фотография небольшой разрывной мембраны (до ввода в эксплуатацию):

Разрывная мембрана, показанная здесь, имеет разрывное давление 30 фунтов на квадратный дюйм при температуре 130 \ (^ {o} \) C.Температура является важным фактором при оценке разрывного диска, поскольку физическая прочность тонкого металлического разрывного элемента изменяется с температурой. Этот металлический диск обычно довольно тонкий, обычно от 0,002 до 0,060 дюйма в толщину.

В некоторых современных разрывных дисках используется разрывной элемент из графита вместо металла. Графит не только демонстрирует лучшую коррозионную стойкость к технологическим жидкостям, чем металл, но и не так устал со временем, как металл.Следовательно, давление разрыва графитового разрывного диска может быть более постоянным, чем у металлического диска. Однако существенным недостатком разрывных дисков из графита является их склонность к разрушению при разрыве. Металлические разрывные диски просто рвутся, а разрывные диски из графита имеют тенденцию разламываться на мелкие кусочки, которые затем уносятся выходящей жидкостью. Эти графитовые осколки могут выйти в виде шрапнели или даже застрять внутри механизма клапана, если он установлен после разрывной мембраны.

Предохранительные и предохранительные клапаны прямого действия

Клапаны сброса давления (PRV) и Предохранительные клапаны давления (PSV) — это специальные типы клапанов, предназначенные для открытия, чтобы сбросить избыточное давление внутри технологического сосуда или системы трубопроводов.Эти клапаны обычно закрыты и открываются только тогда, когда на них возникает давление жидкости, достаточное для сброса давления технологической жидкости и, таким образом, защиты трубопроводов и резервуаров выше по потоку. В отличие от обычных регулирующих клапанов, клапаны PRV и PSV приводятся в действие самим давлением технологической жидкости, а не каким-либо внешним давлением или силой (например, давлением пневматического сигнала, электродвигателем или электромагнитной катушкой).

Хотя термины «предохранительный клапан» и «предохранительный клапан» иногда меняют местами, между ними существует явное различие в работе.Предохранительный клапан открывается прямо пропорционально величине избыточного давления, которое он испытывает в технологическом трубопроводе. То есть PRV будет немного открываться при небольшом избыточном давлении и открываться больше при более высоком избыточном давлении. Клапаны сброса давления обычно используются в жидкостях. Напротив, предохранительный клапан полностью открывается с «мгновенным действием» всякий раз, когда он испытывает достаточное избыточное давление, и не закрывается до тех пор, пока давление технологической жидкости не упадет значительно ниже этого значения «подъемного» давления.Другими словами, действие PSV — гистерезисное . Предохранительные клапаны давления обычно используются в газовых и паровых средах, таких как системы сжатого воздуха и паровые системы.

Предохранительные клапаны

обычно имеют два номинальных значения давления: значение давления, необходимое для первоначального открытия («подъема») клапана, и значение давления, необходимое для повторного закрытия (закрытия) клапана. Разница между этими двумя давлениями называется давлением продувки . Давление подъема предохранительного клапана всегда будет превышать его давление в закрытом положении, что придает клапану гистерезисное поведение.

На этой фотографии показан предохранительный клапан Varec в промышленной системе горячего водоснабжения, предназначенный для сброса давления в атмосферу, если это необходимо для предотвращения повреждения технологических труб и резервуаров в системе:

Вертикальная труба представляет собой линию сброса атмосферного воздуха, а нижний фланец этого PRV соединяется с линией нагнетания горячей воды. Большая пружина внутри предохранительного клапана обеспечивает подъемное давление.

Миниатюрный предохранительный клапан, изготовленный Nupro, в разрезе, показывающий его внутренние компоненты, показан на следующей фотографии.Фитинги на этом клапане имеют резьбу 1/4 дюйма с нормальной трубной резьбой, чтобы дать представление о масштабе:

На фотографии крупным планом показаны заглушка и гнездо внутри этого клапана PRV, на которое указывает кончик шариковой ручки:

Простой механизм регулировки натяжения на пружине устанавливает давление подъема этого клапана. Пружина воздействует на шток вправо, прижимая плунжер к поверхности седла. Ручка позволяет вручную регулировать натяжение пружины, напрямую связанное с давлением подъема:

Работа этого механизма предохранительного клапана довольно проста: давление технологической жидкости, поступающее в фитинг с правой стороны, оказывает давление на заглушку, которая обычно блокирует прохождение жидкости через боковой фитинг.Площадь плунжера служит поршнем для давления жидкости, противодействующего давлению, величина силы предсказывается известной формулой сила-давление-площадь \ (F = PA \). Если давление жидкости оказывает достаточное усилие на конец плунжера, чтобы оторвать его от седла, преодолевая сдерживающую силу пружины (с левой стороны механизма клапана), плунжер поднимает и стравливает давление жидкости через боковое отверстие.

Стоит отметить, что большинство механизмов предохранительных клапанов работают по одному и тому же принципу срабатывания: плунжер клапана служит отдельным приводом .Разница давлений на этой заглушке обеспечивает всю движущую силу, необходимую для приведения в действие клапана. Эта простота означает высокую степень надежности, желаемое качество любого компонента системы, связанного с безопасностью.

Другой тип клапана избыточного давления показан на следующей фотографии. Изготовленный корпорацией Groth, это комбинированный предохранительный клапан давления / вакуума в сборе для подземного резервуара, предназначенный для сброса избыточного давления в атмосферу или для подачи воздуха в резервуар в случае образования избыточного вакуума внутри:

Даже при заглублении угроза повреждения резервуара от избыточного давления вполне реальна.Чрезвычайно большая площадь внутренних стенок резервуара представляет собой невероятный силовой потенциал даже при низком давлении газа. За счет ограничения величины перепада давления газа, который может существовать между внутренней и внешней частью резервуара, соответственно ограничивается величина напряжения, прикладываемого к стенкам резервуара давлением газа или вакуума.

Большие резервуары для хранения — наземные или подземные — обычно тонкостенные по экономическим причинам и не выдерживают значительного давления или вакуума.Неправильно вентилируемый резервуар для хранения может лопнуть при небольшом давлении внутри или разрушиться внутри при небольшом вакууме внутри. Комбинированные предохранительные клапаны давления / вакуума, такие как установка Groth модели 1208, снижают вероятность возникновения любого отказа.

Конечно, альтернативным решением этой проблемы является постоянная вентиляция резервуара с помощью открытой вентиляционной трубы наверху. Если воздух из резервуара всегда выпускается в атмосферу, он не может создавать внутри ни давление, ни вакуум. Однако постоянная вентиляция означает, что пары могут выходить из резервуара, если хранящаяся внутри жидкость является летучей.Утечки паров могут представлять собой потерю продукта и / или негативное воздействие на окружающую среду, являясь формой утечки . В таких случаях целесообразно вентилировать резервуар с помощью автоматического клапана, подобного этому, только тогда, когда это необходимо для предотвращения давления на стенки резервуара.

На иллюстрации показана внутренняя конструкция предохранительного клапана:

Подобно показанному ранее миниатюрному предохранительному клапану Nupro, трим этого предохранительного клапана Groth действует как отдельный привод: давление технологического газа непосредственно выталкивает вентиляционную пробку с ее седла, в то время как вакуум технологического газа вытесняет вакуумную пробку с гнезда.Номинальное давление подъема и вакуум клапана Groth довольно низки, поэтому пружина не используется для обеспечения сдерживающего усилия на заглушки. Скорее, вес самих заглушек удерживает их на своих гнездах против силы технологического газа.

На этом наборе иллюстраций показан предохранительный клапан давления / вакуума в обоих режимах работы:

В каждом режиме соответствующий диск поднимается против силы собственного веса, позволяя газам проходить через клапан.Если требуется большее давление подъема (или подъемное давление ), точные грузы могут быть прикреплены к верхней части любого диска. Больший вес соответствует большему давлению в соответствии с известным уравнением \ (P = {F \ over A} \), где \ (F \) — сила тяжести, действующая на диск, а вес (ы) и \ (A \) это площадь диска.

Например, предположим, что диск в одном из этих предохранительных клапанов весит 8 фунтов и имеет диаметр 9 дюймов. Площадь поверхности круглого диска диаметром девять дюймов равна 63.2 \)), что делает подъемное давление равным 0,126 фунтов на квадратный дюйм (\ (P = {F \ over A} \)). Такое низкое давление часто выражается не в фунтах на квадратный дюйм, а в других единицах, чтобы сделать цифры более удобными. Подъемное давление 0,126 фунтов на квадратный дюйм для этого предохранительного клапана в качестве альтернативы можно описать как 3,48 дюйма водяного столба или 0,867 кПа.

Тщательный осмотр этой конструкции клапана также дает понять, почему это технически предохранительный клапан , а не предохранительный клапан . Напомним, что различие между этими двумя типами клапанов защиты от избыточного давления заключалось в том, что предохранительный клапан открывается пропорционально испытанному избыточному давлению, в то время как предохранительный клапан ведет себя «мгновенно», открываясь при подъемном давлении и не закрываясь снова до тех пор, пока ( ниже) достигается давление повторной посадки.

«Секрет» достижения этой характеристики предохранительных клапанов с защелкивающимся действием состоит в том, чтобы сконструировать плунжер клапана таким образом, чтобы он имел большую площадь поверхности, на которую выходящая технологическая жидкость могла воздействовать при открытии, чем при закрытии. Таким образом, для удержания клапана в открытом состоянии требуется меньшее давление, чем для первоначального подъема его из закрытого состояния.

При более внимательном рассмотрении механизма сброса давления конструкции клапана Groth мы видим, что диаметр плунжера превышает диаметр посадочного места с выступом вниз.Эта широкая заглушка в сочетании с выступом образует эффективную площадь поверхности при поднятии заглушки, которая больше площади, подверженной технологическому давлению, когда заглушка вставлена ​​в седло. Таким образом, технологической жидкости «легче» удерживать заглушку открытой, чем первоначально поднимать ее с седла. Это приводит к давлению повторного закрытия, которое меньше, чем давление подъема, и соответствующему «мгновенному действию», когда клапан первоначально отрывается от седла.

Дополнительная площадь на нижней поверхности заглушки, ограниченная выступом (т.е.е. зона выдержки за вычетом зоны подъема) иногда называют камерой скопления . Размер этой «камеры скопления» и длина выступа определяют степень гистерезиса (продувки) поведения предохранительного клапана.

Клапан избыточного давления определенного класса, называемый предохранительным клапаном , разработан с регулируемым «продувочным кольцом», позволяющим изменять геометрию камеры скопления. По сути, продувочное кольцо действует как внутренняя кромка на седле клапана, дополняя внешнюю кромку на плунжере.Регулировка этой внутренней кромки дальше от плунжера позволяет большему количеству технологической жидкости выходить сбоку, не касаясь плунжера, тем самым сводя к минимуму эффект камеры скопления и заставляя клапан вести себя как простой предохранительный клапан без щелчка. Регулировка продувочного кольца ближе к плунжеру заставляет выходящую жидкость перемещаться к поверхности плунжера перед изменением направления за наружный выступ, что делает камеру скопления более эффективной и, следовательно, обеспечивает поведение с защелкиванием. Эта возможность регулировки позволяет предохранительному клапану действовать как простой предохранительный клапан (т.е.е. открытие пропорционально избыточному давлению) или как предохранительный клапан (мгновенное действие) с различной степенью продувки (\ (P_ {продувка} = P_ {подъем} — P_ {переустановка} \)), как определено пользователем. Положение этого продувочного кольца обычно фиксируется на месте с помощью уплотнения, чтобы предотвратить вмешательство после того, как клапан установлен в процессе.

На следующей фотографии показан разрез предохранительного клапана производства Crosby, установленного на тележке для учебного использования в Техническом колледже Беллингема:

Регулировочный болт, обозначенный буквой «A» в верхней части клапана, определяет настройку давления подъема, регулируя величину предварительной нагрузки на пружину.Подобно клапанам Nupro и Groth, показанным ранее, плунжер клапана Crosby служит отдельным приводом, при этом управляющая сила является функцией перепада давления на клапане и площади плунжера / седла (\ (F = PA \)).

Деталь в виде зубчатого колеса, расположенная непосредственно слева от буквы «J», называется направляющим кольцом и выполняет функцию регулятора продувки. Это кольцо образует «выступ» вокруг края седла клапана, очень похожий на выступ, показанный на схемах клапана Groth. Если направляющее кольцо повернуть, чтобы установить его в нижнее положение (выходя дальше за седло), объем камеры скопления увеличивается, тем самым увеличивая значение продувки (т.е.е. держать клапан открытым дольше, чем это было бы при падении давления).

Интересное сочетание технологий защиты от избыточного давления, которое иногда встречается в промышленности, — это разрывные диски в сочетании с предохранительными клапанами. Размещение разрывной мембраны перед предохранительным клапаном дает преимущества, заключающиеся в обеспечении нулевой утечки во время нормальной работы, а также в изоляции предохранительного клапана от потенциально коррозионного воздействия технологической жидкости:

Потенциальные проблемы с этой стратегией включают возможность накопления давления пара между разрывным диском и предохранительным клапаном (тем самым увеличивая эффективное разрывное давление диска), а также возможность попадания осколков разрывного диска в механизм предохранительного клапана, что ограничивает поток и / или предотвращение повторного закрытия.

Предохранительные и предохранительные клапаны с пилотным управлением

В то время как многие предохранительные и предохранительные клапаны приводятся в действие за счет прямого воздействия технологической жидкости на механизм плунжера клапана, другие имеют более сложную конструкцию, полагаясь на вторичный механизм измерения давления для срабатывания и направления давления жидкости к главному клапану в сборе. приведи его в действие. Этот механизм измерения давления называется пилотным клапаном и обычно имеет широко регулируемый диапазон, чтобы дать всему клапанному узлу более широкий спектр применений.

В клапане защиты от избыточного давления с пилотным управлением значение «подъемного» давления устанавливается с помощью регулировки пружины в пилотном механизме, а не с помощью регулировки, выполняемой в основном клапанном механизме. Здесь представлена ​​фотография предохранительного клапана с пилотным управлением, используемого на трубопроводе сжиженного нефти:

Сам механизм предохранительного клапана представляет собой окрашенный в белый цвет фланцевый клапан, расположенный в правой центральной части фотографии (RV-1919). Этот конкретный предохранительный клапан представляет собой модель 760 Fisher с 8-дюймовыми фланцами ANSI 300 #.Приводной пилотный механизм представляет собой небольшой блок, соединенный с корпусом предохранительного клапана трубкой из нержавеющей стали. Когда этот пилот обнаруживает, что давление жидкости в трубопроводе превышает давление подъема, он переключает давление жидкости на поршневой приводной механизм главного предохранительного клапана, открывая его, чтобы сбросить давление жидкости из трубопровода. Таким образом, значение подъемного давления для предохранительного клапана устанавливается внутри пилота, а не в основном клапанном механизме. Изменение этой настройки подъемного давления связано с регулировкой натяжения пружины в пилотном механизме и / или заменой компонентов в пилотном механизме.

Когда предохранительные клапаны не обеспечивают безопасность или разгрузку на атомных станциях

Стихийное бедствие по замыслу: безопасность по умыслу # 6

Стихийное бедствие

Легководные реакторы, которые в настоящее время эксплуатируются в США, представляют собой реакторы с кипящей водой (BWR) или реакторы с водой под давлением (PWR). В обеих конструкциях вода, протекающая мимо ядерного топлива в активной зоне реактора, нагревается до температуры более 500 ° F. Вода может быть нагрета до этой температуры, потому что она находится под давлением — до более 1000 фунтов на квадратный дюйм (psi) в BWR и до более 2000 фунтов на квадратный дюйм в PWR.Давление в 1000 фунтов на квадратный дюйм эквивалентно давлению при погружении на глубину более 2200 футов ниже поверхности океана.

Рис.1 (щелкните для увеличения)

Корпус реактора и присоединенные к нему трубопроводы должны быть прочными, чтобы оставаться неповрежденными и содержать эту жидкость под высоким давлением. Но аномально высокое давление может сломать даже прочные емкости. Таким образом, Кодекс по котлам и сосудам под давлением Американского общества инженеров-механиков (ASME) требует защиты от избыточного давления. Целью защиты от избыточного давления является предотвращение того, чтобы давление внутри корпусов реактора и подключенных трубопроводов превышало точку, при которой он мог бы разрушиться.

Предохранительные клапаны (SRV) обеспечивают защиту от избыточного давления. В BWR трубы, по которым пар от корпуса реактора к турбине имеют несколько SRV. В PWR компенсаторы давления имеют несколько SRV, обычно называемых предохранительными клапанами компенсатора давления или предохранительными клапанами с механическим приводом.

На рисунке 2 показан типичный SRV. Усилие спиральной пружины обычно удерживает SRV закрытыми. Сжатие витой пружины и прилагаемое усилие можно изменить с помощью регулировочного винта, чтобы SRV оставался закрытым до тех пор, пока не будет превышено определенное давление или заданное значение.SRV автоматически открывается при превышении заданного давления. Открытый SRV выпускает жидкость до тех пор, пока давление не упадет ниже заданного значения. Затем сила пружины снова закрывает SRV.

Рис. 2. (щелкните, чтобы увеличить) (Источник: NRC)

Давление, необходимое для автоматического открытия SRV, определяется в лаборатории или магазине. SRV, установленный на атомной станции, не может быть легко протестирован для проверки правильности установки этой ключевой уставки. Таким образом, уставки SRV проверяются перед установкой.И SRV периодически удаляются и отправляются для повторной проверки их уставок открытия.

Рычаг и поршневой привод в левой части диаграммы показывают, как можно вручную открыть SRV, когда давление ниже заданного значения. Поворачивая переключатель в диспетчерской или на местной панели, оператор может открыть соленоидный клапан, который пропускает сжатый воздух в узел пневматического привода поршневого типа. Сжатый воздух толкает поршень вверх, поднимая рычаг и поднимая SRV против усилия пружины.Закрытие переключателя останавливает поток сжатого воздуха, позволяя усилию пружины повторно закрывать SRV.

Ручное открытие и закрытие SRV можно проверить, когда клапаны установлены. Периодически рабочие поворачивают переключатели, чтобы проверить, правильно ли открываются и закрываются SRV.

Пар, выпущенный через открытые SRV в BWR, течет по трубам в заполненные водой бассейны подавления, которые являются частью первичной защитной оболочки. Вода охлаждает пар и превращает его обратно в воду.

Пар, выпущенный через открытые предохранительные клапаны компенсатора давления или предохранительные клапаны с механическим приводом в PWR, течет по трубам в металлический резервуар внутри первичной защитной оболочки.

SRV

выполняют функцию безопасности, защищая корпус реактора и подсоединенные к нему трубопроводы от разрушения, вызванного чрезмерно высоким давлением.

SRV также выполняют функцию безопасности, не открывая, когда они должны быть закрыты. Открытые СРВ сбрасывают воду из корпуса реактора. Если не заменить надлежащим образом, эта потеря инвентарных запасов может привести к повреждению активной зоны реактора из-за перегрева (как это фактически произошло на блоке 2 Три-Майл-Айленд после того, как предохранительный клапан с приводом от источника питания застрял в открытом положении.)

Как следует из следующих сводок, SRV иногда открывались в неподходящее время и остаются закрытыми в неподходящее время.

SRV, остающиеся закрытыми

Паломник

После остановки реактора Pilgrim BWR 9 февраля 2013 г. операторы диспетчерской трижды пытались открыть SRV A для снижения давления внутри корпуса реактора. После каждой попытки операторы не видели ожидаемого отклика от акустического монитора, установленного в выхлопной трубе ниже по потоку от SRV A.Операторы перестали использовать SRV A и вместо этого использовали SRV C и D. Операторы инициировали отчет о состоянии, чтобы рабочие по техническому обслуживанию исследовали SRV A. Рабочие только заменили акустический монитор для SRV A и не предприняли никаких других действий для устранения проблем с SRV A или проверки того, что замена акустического монитора решила проблему.

После незапланированного останова реактора 27 января 2015 года операторы диспетчерской не смогли вручную открыть SRV C. NRC направила на станцию ​​специальную инспекционную группу после происшествия в январе 2015 года.По сообщению NRC:

Персоналу Entergy Nuclear Operations, Inc. (Entergy) не удалось идентифицировать, оценить и исправить состояние предохранительного / предохранительного клапана (SRV), не открывающегося при ручном срабатывании во время охлаждения станции 9 февраля 2013 года. Несмотря на то, что SRV прошли удовлетворительные испытания при высоких давлениях на внешнем испытательном стенде, эта неспособность принять меры по предотвращению повторения привела к тому, что SRV « C » не открылся при пониженном давлении во время остывания установки в ответ на частичное отключение электроэнергии за пределами площадки на 27 января 2015 года.Самостоятельно открывающийся вывод находился в пределах возможностей Entergy предвидеть и исправить, поскольку имелись признаки, позволяющие определить, что клапан SRV «A» не открывается при ручном срабатывании. В результате SRV «A» находился в нерабочем состоянии дольше, чем разрешено техническими спецификациями.

Дрезден

Оператор в диспетчерской щелкнул переключателем, чтобы открыть один из SRV для блока 3 BWR в Дрездене. Другой рабочий, находящийся на заводе для проведения испытаний, услышал щелчок, указывающий на то, что клапан получил сигнал на открытие.Но клапан оставался закрытым. Владелец пришел к выводу, что конструкция SRV подвержена износу из-за вибраций, вызванных паром, проходящим через паропровод.

Турция Поинт

Владелец блока 4 PWR уведомил NRC в мае 2013 года, что один из двух предохранительных клапанов с механическим приводом не работал в течение 14 дней и 11 часов, что значительно дольше, чем 32-часовое время простоя, разрешенное лицензией на эксплуатацию. В то время реактор был остановлен. Трубопровод в системах, используемых для охлаждения активной зоны реактора во время перегрузки топлива, не рассчитан на высокое давление, поэтому лицензия на эксплуатацию требовала, чтобы системы безопасности высокого давления не запускались, и чтобы были доступны два предохранительных клапана с механическим приводом на случай высокого давления. нагнетательный насос ошибочно запущен.Рабочие, устанавливающие модификацию установки, подняли провода, которые отключили питание одного из двух предохранительных клапанов с механическим приводом. Это состояние не обнаруживалось две недели.

Браунс Ферри

Реактор 3-го блока на Браунс-Ферри — это BWR с 13 SRV. Если два или более SRV вышли из строя, лицензия на эксплуатацию требует, чтобы реактор был остановлен в течение 12 часов. После того, как реактор был остановлен 27 февраля 2010 г. для выхода из строя для перегрузки, рабочие сняли 13 SRV и проверили их на давление, при котором они откроются.Испытания показали, что 8 из 13 SRV требовали давления значительно выше, чем предполагалось в исследованиях безопасности, и поэтому были неработоспособны. Владелец пришел к выводу, что реактор проработал с вышедшими из строя SRV дольше, чем разрешено его эксплуатационной лицензией.

Скалы Калверт

Владелец блока 1 PWR уведомил NRC в сентябре 2008 года о том, что один из двух предохранительных клапанов компенсатора давления открылся во время испытания при давлении выше допустимого диапазона открытия.Предохранительный клапан был спроектирован так, чтобы открываться при давлении от 2514 до 2616 фунтов на квадратный дюйм, но фактически открывался во время испытания при давлении 2670 фунтов на квадратный дюйм. Рабочие разобрали клапан и обнаружили, что некоторые из его внутренних частей смещены, что, вероятно, является причиной проблемы. Клапан был снят с завода в 2004 году и отправлен поставщику для обслуживания и ремонта. После ремонта клапан не смог открыться при надлежащем давлении во время испытания. Клапан был переработан, а затем повторно протестирован. Он снова не открылся при надлежащем давлении во время теста.Клапан был снова переработан и повторно протестирован. На этот раз он открылся в указанном диапазоне давления, был отправлен обратно на завод и повторно установлен в марте 2006 года.

SRV неправильно открываются

Брансуик

Блок 2 BWR в Брансуике работал на 100% мощности 9 ноября 2008 г., когда операторы диспетчерской заметили, что SRV H открылся. Оператор трижды включил управляющий переключатель для SRV H, чтобы открыть, а затем снова закрыть, но клапан оставался открытым.Оператор подключил предохранители в блоке питания к клапану, надеясь, что обесточивание закроет его. Клапан оставался открытым. Пар, протекающий через открытый СРВ в тор, нагревает воду тора. Когда температура воды достигла 109,8 ° F, операторы вручную заглушили реактор. SRV H закрылся, так как давление внутри корпуса реактора упало после быстрого останова. Владелец установил, что SRV H была собрана неправильно, и неправильно расположенная деталь мешала витку пружины.Неправильная сборка привела к тому, что давление, при котором SRV открылось бы, было примерно на десять процентов ниже желаемого, так что SRV ложно открылся во время обычной работы.

Паломник

В конце декабря 2011 года операторы остановили реактор BWR в ответ на признаки утечки SRV 3D. Температура термопар, установленных в трубе между SRV и тором, повысилась с температуры окружающей среды примерно 160 ° F до более 200 ° F. Утечка SRV была сочтена вышедшей из строя, и лицензия на эксплуатацию требовала остановки реактора.Рабочие сняли SRV и разобрали его, но не нашли убедительной причины утечки. SRV был повторно собран с некоторыми новыми внутренними деталями и переустановлен.

Саскуэханна

Владелец блока 2 BWR сообщил NRC в октябре 2009 года, что три из двенадцати SRV открылись при более низком, чем ожидалось, давлении во время испытаний. Одна открывалась при давлении 1123 фунта на квадратный дюйм (psi), когда была рассчитана на открытие при давлении 1175 psi. Второй открылся при 1155 фунтах на квадратный дюйм вместо 1195 фунтов на квадратный дюйм. А третий открылся при давлении 1165 фунтов на квадратный дюйм вместо 1205 фунтов на квадратный дюйм.Рабочие определили, что три клапана, вероятно, открывались при давлении ниже желаемого, потому что их уставки открытия смещались вниз.

Безопасность по умыслу

SRV должны выполнять важные функции безопасности. Их необходимо открывать, когда это необходимо, чтобы защитить корпус реактора и подсоединенный трубопровод от повреждений, вызванных чрезмерно высоким давлением. И они должны оставаться закрытыми, когда это необходимо, чтобы защитить активную зону реактора от повреждений, вызванных недостаточным охлаждением.

SRV подвержены проблемам, которые могут поставить под угрозу безопасность.Уставки, при которых автоматически открываются SRV, склонны к смещению вверх или вниз. И SRV склонны к заеданию, особенно заеданию в открытом положении.

SRV Златовласки необходимы — SRV, которые не открываются ни слишком рано, ни слишком поздно и которые остаются открытыми только столько, сколько необходимо.

В событиях, описанных выше, было обнаружено, что 8 из 13 SRV на энергоблоке 3 Browns и 3 из 12 SRV на энергоблоке 2 Susquehanna открылись при неправильном давлении во время испытаний. Все восемь неудачных испытаний на Браунс-Ферри были связаны с давлением открытия, превышающим желаемое, в то время как все три неудачных испытания в Саскуэханне были связаны с давлением открытия ниже желаемого.Последовательное направление отказов убедительно указывает на смещения, которые заставляют заданные значения дрейфовать вверх на Браунс-Ферри и вниз на Саскуэханне. Чтобы избежать отказов в будущем, необходимо определить и устранить причины этих ошибок.

Серия сообщений в блоге

UCS Disaster by Design / Safety by Intent предназначена для того, чтобы помочь читателям понять, как, казалось бы, несвязанный набор мелких проблем может объединиться, чтобы вызвать катастрофу, и как устранение уже существующих проблем может привести к более эффективной глубокой защите. защита.

В чем разница? — Circle Valve Technologies

Клапан сброса давления (PRV) — это тип предохранительного клапана, используемый для управления или ограничения давления в системе; В противном случае давление может возрасти и вызвать нарушение технологического процесса, отказ прибора или оборудования. Давление сбрасывается, позволяя жидкости под давлением вытекать из вспомогательного канала из системы. Предохранительный клапан спроектирован или настроен на открытие при заданном установленном давлении для защиты сосудов высокого давления и другого оборудования от воздействия давления, превышающего их расчетные пределы.Когда установленное давление превышается, предохранительный клапан становится «путем наименьшего сопротивления», поскольку клапан принудительно открывается и часть жидкости или газа отклоняется по вспомогательному маршруту. Отведенная технологическая среда обычно направляется через систему трубопроводов или выбрасывается в атмосферу.

Большинство предохранительных клапанов, используемых в промышленности, основывают свою сбросную способность на процентном уровне избыточного давления, превышающего давление открытия. Как видно на блок-схемах серии Circle Seal 5100, возможности сброса показаны на 10%, 25% и 50% выше давления открытия клапана.Эти процентные значения позволяют инженеру понять характеристики потока клапана в этих общих интервалах. Большинство применений предназначены для того, чтобы предохранительный клапан сбрасывал избыточное давление на 10% от давления срабатывания клапана, в то время как другие приложения могут допускать накопление до 50% избыточного давления, прежде чем оно будет соответствовать требуемому потоку для сброса избыточного давления. По мере увеличения давления увеличивается и разгрузочная способность, которая может быть постепенной или мгновенной в зависимости от уплотнения и установленного давления. Примером могут служить предохранительные клапаны серии Circle Seal 500.При установке более низкого давления открытия, например 25 фунтов на квадратный дюйм с мягкими уплотнениями, такими как Buna N и Viton, они имеют тенденцию постепенно сбрасывать избыточное давление в системе. Однако наш предохранительный клапан серии Hoke R6000, который можно настроить на более высокое давление, имеет тенденцию быстро «отрываться» и мгновенно сбрасывать избыточное давление. Стандартные некодированные предохранительные клапаны служат своей цели для большинства приложений.

Предохранительные клапаны с кольцевым уплотнением D500 и M5100 ASME

В случае использования котлов или сосудов под давлением наиболее важным предохранительным устройством является предохранительный клапан (PRV).Клапан сброса давления — это все, что стоит между условиями избыточного давления и катастрофическими взрывами. В большинстве стран по закону промышленность обязана защищать сосуды под давлением и другое оборудование с помощью предохранительных клапанов. Кроме того, в большинстве стран нормативы проектирования оборудования, например, разработанные Американским обществом инженеров-механиков (ASME), опубликованные в разделе VIII Кодекса по котлам и сосудам под давлением, устанавливают правила безопасности для котлов и сосудов под давлением.

Печать и логотип ассоциации Американского общества инженеров-механиков

В разделе VIII приводятся подробные требования к проектированию, изготовлению, испытаниям и сертификации сосудов под давлением как с огневым, так и без огневого оборудования.Это, в частности, относится к тем сосудам под давлением, которые работают при давлении, внутреннем или внешнем, превышающем 15 фунтов на кв. Дюйм (изб.). Клапаны, отмеченные штампом ASME, ДОЛЖНЫ обеспечивать большую постоянную скорость потока при избыточном давлении не более 10%, чтобы соответствовать требованиям ASME, что обеспечивает защиту резервуара высокого давления и оборудования, расположенного ниже по потоку. Безопасность — приоритет номер один! В приложении ASME нет замены клапану с кодом ASME. Хотя многие из этих клапанов выглядят как их аналоги без кода, инспекторы могут легко обнаружить клапан без кода и могут немедленно отключить систему до тех пор, пока не будет установлен правильный клапан.

Circle Valve Technologies предлагает три серии предохранительных клапанов, которые соответствуют этому коду ASME: ASME серии M5100, ASME серии D500 и предохранительный клапан Rockwood Swendeman. Эти клапаны уникальны тем, что они должны соответствовать определенным требованиям к потоку при определенном установленном давлении. На каждом клапане не только проштампован логотип ASME для визуального осмотра, но также указан расход кубических футов в минуту. Серия Rockwood Swendeman ASME RXSO, обычно применяемая в промышленных и криогенных сосудах под давлением, обеспечивает быструю разгрузку, одновременно защищая сосуд под давлением и оборудование, расположенное ниже по потоку.Они предлагаются в корпусе из бронзового материала, как в серии RXSO 710, или из нержавеющей стали, как у серии RXSO-S 760, и могут быть установлены от 15 до 400 фунтов на квадратный дюйм. Наша линейка Circle Seal также предлагает клапаны с рейтингом ASME в сериях M5100 ASME и D500 ASME с регулируемым диапазоном от 50 до 1200 фунтов на квадратный дюйм для серии M5100 и от 15 до 150 фунтов на квадратный дюйм для серии D500. Обе серии доступны с корпусом из морской латуни или нержавеющей стали 316, а также с ручным дублером.

Circle Valve Technologies может помочь вам с вашим конкретным применением и направить вас к выбору наилучшего предохранительного клапана.Свяжитесь с нами по телефону 800-645-6733 или отправьте нам письмо по адресу [адрес электронной почты защищен]

.

No related posts.