Предохранительная арматура

Предохранительная арматура используется для автоматического выпуска избытка жидкой, паро- или газообразной среды из системы высокого давления при чрезмерном повышении давления в ней в систему низкого давления или в атмосферу. Она обеспечивает безопасную эксплуатацию установок и предотвращение аварий.

Изделия выполняются в виде предохранительных клапанов (арматура многократного использования) или разрывных устройств — мембран, колпачков (арматура одноразового использования). Разрывные устройства применяются в тех случаях, когда по условиям безопасности требуется быстрое открытие больших проходов для сброса большого количества среды. Они обладают минимальной инерционностью при срабатывании и способны сбросить среду при очень быстром повышении давления. Предохранительные мембраны выполняют разрывными, срезными, ломающимися, выщелкивающимися, специальными с принудительным разрушением от прокалывания или взрывной искры.

Применение разрывных ограничивается тем, что при их разрушении полностью теряется продукт, находящийся в системе. Поэтому разрывные мембраны иногда устанавливают параллельно или последовательно с предохранительными клапанами. В первом случае мембрана рассчитывается на давление срабатывания несколько более высокое, чем у предохранительного клапана, чтобы обеспечить дополнительный сброс среды при экстремальных условиях. Во втором случае их устанавливают перед предохранительным клапаном для его защиты от коррозии, загрязнения и исключения пропусков среды при закрытом клапане во время нормальной работы установки.

Классификация предохранительных клапанов

По принципу действия:

• прямого действия, открывающиеся непосредственно под действием давления рабочей среды;
• непрямого действия — в этом случае открытие главного предохранительного клапана осуществляется с помощью специального привода.

Клапаны непрямого действия подразделяются на следующие типы:

• импульсно-предохранительные, в которых импульсом для срабатывания служит та же рабочая среда, поступающая из импульсного предохранительного клапана, настроенного на заданное повышение давления;
• со вспомогательным управлением, в которых осуществляется принудительное открытие от постороннего источника энергии.

Клапаны со вспомогательным управлением комбинированные. В них главный клапан должен работать и как клапан со вспомогательным управлением, и как клапан прямого действия на случай выхода из строя вспомогательного управления.

По характеру подъема замыкающего органа:

• пропорционального действия (используются на несжимаемых средах), имеющие пропорциональную характеристику подъема. В них подъем золотника происходит равномерно, пропорционально повышению давления в системе. Их иногда называют разгрузочными, перепускными, а также регуляторами давления «до себя»;
• двухпозиционного действия. В этих клапанах после небольшого повышения давления золотник рывком поднимается на заданную величину практически без изменения давления среды. Такие клапаны применяются в системах с постоянным расходом газа в аварийном режиме. Пропорциональный или двухпозиционный подъем золотника в клапанах обеспечивается их конструктивным исполнением.

По высоте подъема замыкающего органа:

• малоподъемные, в которых высота подъема золотника составляет не более 0,05 диаметра седла. Лимитирующим сечением в клапане является щель, образованная уплотняющими поверхностями золотника и седла. Эти клапаны работают как клапаны пропорционального действия, их установка допускается при небольших расходах, в основном на жидких средах;
• среднеподъемные, в которых высота подъема золотника составляет 0,05... 0,25 диаметра седла. Лимитирующим сечением для них также является щель. Эти клапаны выполняются пропорционального или двухпозиционного действия. Они применяются, как правило, для жидкостей;
• полноподъемные, в которых при срабатывании сечение в щели равно или больше самого узкого сечения седла, то есть высота подъема золотника — более 0,25 диаметра седла. Лимитирующим сечением в них является самое узкое сечение в седле клапана. Эти клапаны двухпозиционного действия. Для достижения автоматического полного подъема здесь используется энергия расширения пара или газа. Для использования напора истекающей среды в клапане устраиваются специальные диски или поршни.

По способу выпуска избыточной среды:

• открытые, в которых рабочая среда выпускается в атмосферу (такие клапаны работают без противодавления);
• закрытые, которые не сообщаются с атмосферой (такие клапаны выпускают рабочую среду в закрытую систему).

По виду нагрузки на золотник:

• грузовые (или рычажно-грузовые), в которых герметизация запорного органа обеспечивается с помощью груза;
• пружинные, в которых герметизация запорного органа обеспечивается усилием пружины. Эти клапаны находят наиболее широкое распространение. Они имеют простую конструкцию, обладают высокой чувствительностью и весьма надежны;
• рычажно-пружинные клапаны — применяются очень редко;
• магнитно-пружинные клапаны, в которых усилие магнита добавляется к усилию пружины при закрытом положении, чем достигается высокая герметичность в затворе;
• клапаны с газовой камерой, у которых нагрузка на золотник создается сжатым газом, находящимся в герметически закрытой камере и действующим через специальную мембрану и шток на золотник клапана.

По направлению воздействия среды на золотник клапана:

• клапаны с подачей среды под золотник;
• клапаны с подачей среды на золотник. Чувствительным элементом здесь может служить поршень, сильфон или мембрана.

По виду разгрузки послезолотниковой зоны:

• неразгруженные, в которых на золотник действует неуравновешенное усилие от статического и динамического противодавления. Последнее возникает из-за наличия сопротивления отводящей линии. Предназначены для установки в линиях с малым сопротивлением на сбросе и при постоянном статическом противодавлении, изменение которого не должно быть более 10 %;
• разгруженные, в которых усилие противодавления не воздействует на золотник на площади, равной площади прохода в седле. Они выполняются с разгрузочным элементом в виде сильфона, мембраны или поршня и предназначены для работы в системах с большим и переменным противодавлением.