Давление срабатывания это

Рабочее давление в системе отопления

Давление срабатывания это

Какое рабочее давление в системе отопления многоквартирного дома считается нормой? Каким возможно его большое значение? Какие конкретно параметры лучше выставить для автономной системы? Эта статья — о его влиянии и давлении на работу отопительных систем.

Как все устроено

Прежде, чем выяснять, какое давление в системе отопления считается штатным, познакомимся с устройством этих систем.

Автономные системы

К данной категории относятся схемы с естественной циркуляцией (гравитационные) и снабженные циркуляционными насосами отопления.

В первом случае теплоноситель приводится в перемещение трансформацией плотности при нагреве: более утепленные веса вытесняются из котла в верхнюю часть контура более холодными и, проходя радиаторы, отдают им избыточное тепло. Создаваемый расширением напор очень незначителен и в большинстве случаев измеряется в десятых долях метра, соответственно, циркуляция не отличается высокой скоростью.

Во втором случае теплоноситель заставляет двигаться маломощный насос. Он формирует напор от одного до шести-восьми метров, что быстро активизирует перемещение воды либо водно-гликолевой смеси в контуре.

Справка: метр напора соответствует давлению в 0,1 кгс/см2 (1/10 атмосферы).

Автономные отопительные системы делятся еще по одному показателю: они смогут быть открытыми и закрытыми.

  • Открытый контур сообщается с атмосферным воздухом при помощи открытого расширительного бака. Соответственно, давление воды в системе отопления соответствует высоте водяного столба над точкой измерения. В случае если уровень воды в расширительном баке на 3 метра выше уровня розлива, давление в розливе будет равняется 0,3 атмосферы.
  • Закрытый контур с атмосферой не сообщается, что порождает последовательность неприятностей с компенсацией расширения теплоносителя при нагреве. Для их решения употребляется расширительный бак мембранного типа — емкость, часть количество которой занимает воздушное пространство, отделенный от воды упругой резиновой мембраной. Помимо этого, система комплектуется предохранительным клапаном: он сбрасывает избыток теплоносителя при переполнении бака.

Для закрытой системы отопления различают два связанных с давлением параметра.

  1. Давление зарядки расширительного бака отопления. При комнатной температуре воды либо антифриза оно выставляется равным гидростатическому давлению в контуре.

Справка: гидростатическое давление в системе отопления частного дома опять-таки соответствует высоте водяного столба и берется равным 10% его высоты в метрах.

  1. Давление срабатывания предохранительного клапана. В большинстве случаев оно выставляется на уровне 2,5 кгс/см2.

Текущее статическое давление в системе отопления при ее работе определяется как числом воды в ней, так и ее температурой. При нагреве манометр по понятным обстоятельствам начинает показывать громадные значения.

ЦО

Как работает система центрального отопления?

По подающей нитке теплотрассы в дом поступает нагретая ТЭЦ либо котельной вода. По обратной нитке она возвращается обратно, дав часть тепла. Вода в контуре приводится в перемещение перепадом давлений между нитками.

Температура воды в подающем трубопроводе зависит от текущей уличной и связана с ней, так называемым температурным графиком. Вот пример для того чтобы графика.

Уличная температура, СТемпература подающего трубопровода, С
+853,2
072,4
-583,9
-1095,3
-15106,5
-20117,5
-25128
-30139,3
-35150

Температура обратного трубопровода также жестко регламентирована и при большом значении на подаче должна быть равна +70 С. Заниженная температура обратки свидетельствует, что дом недополучает тепло, завышенная — что энергетики несут избыточные затраты.

Но, как легко подметить, перепад температур между подачей и обраткой через чур велик для обычной работы отопления. При таком режиме радиаторы на подающих стояках будут перегреты, а на обратных — еле обеспечат квартиры теплом.

Неприятность решается уникальной конструкцией так именуемого элеваторного, либо теплового узла. Его главный узел — элеватор — является тройником с засунутым в него соплом. Находящаяся под громадным давлением и более тёплая вода подачи поступает через сопло и вовлекает часть более холодной воды из обратки через подсос в повторный цикл циркуляции.

Благодаря данной тонкости в контуре оборачивается громадная масса воды с более стабильной температурой. Приведем еще один температурный график для того же диапазона уличных температур, но уже для поступающей конкретно в батареи смеси.

Уличная температура, СТемпература смеси, С
+841,2
052,4
-558,9
-1065,3
-1571,5
-2077,5
-2583,5
-3089,3
-3595

Кроме отопления, элеваторный узел снабжает дом тёплой водой.

В ветхих зданиях находились только две врезки водоснабжения:

  1. На подаче (между элеватором и входной задвижкой).
  2. На обратке (между подсосом и входной задвижкой).

То, откуда запитано ГВС, зависит от текущей температуры подачи. При 90С и ниже тёплая вода отбирается с подающего трубопровода, при более больших температурах — с обратного.

Основной недочёт таковой схемы — в том, что в отсутствие водоразбора вода не циркулирует, и до ее нагрева приходится сливать через смеситель пара десятков литров.

Помимо этого: полотенцесушители в ветхих зданиях способна нагреваться лишь при водоразборе в квартире. Они размыкают собой подводку.

Приблизительно с 70-80 годов прошлого века элеваторные узлы обзавелись циркуляционными врезками: и на подаче, и на обратке показалось по две задвижки ГВС. Режимы циркуляции ‘из подачи в подачу’ и ‘из обратки в обратку’ обеспечиваются подпорными шайбами на фланцах между врезками. Диаметр шайбы — приблизительно на миллиметр больше, чем у сопла элеватора.

Что показывает манометр

Так какое давление в системе отопления многоэтажного дома считается нормой?

И что наряду с этим творится в теплотрассе?

  • Летом, вне отопительного сезона, статическое давление системы отопления соответствует высоте водяного столба. Для десятиэтажки оно приблизительно равняется 3 кгс/см2, для пятиэтажки — 1,5 кгс/см2.
  • При открытых домовых штатной работе и задвижках элеваторного узла давление в системах отопления фактически выравнивается по обратному трубопроводу и в норме равняется 3 — 4 кгс/см2.

Разрешите, но так как избыточное давление в трубах отопления нужно для циркуляции в них. Как же так: контур выравнивается по обратке, но все равно циркулирует?

Все весьма легко: по окончании элеватора манометр продемонстрирует только на 2 метра (0,2 атмосферы) больше, чем на обратном трубопроводе. Да — да, перепад всего в 2 метра приводит в перемещение целый теплоноситель в огромном доме с сотнями радиаторов.

А что с подпорными шайбами? Какой перепад создается на них?

Еще меньше — от полуметра до метра. И его достаточно: так как благодаря более сложной конфигурации утраты давления в системе отопления куда больше, чем в стояках ГВС.

Что же до автострады, то для нее в отопительный сезон нормой считаются приблизительно 8 атмосфер на подаче и 3 на обратке. Но гидравлическое сопротивление труб и подключенные к автостраде ближе к ТЭЦ дома гасят перепад, и до удаленных районов теплоноситель может доходить с параметрами 6/3,5 а также 5/4 кгс/см2.

Наконец, основной вопрос: для чего давление в системе отопления? Так как при заполненной системе теплоноситель в любом случае будет циркулировать, не так ли?

Не так.

Без избыточного давления водяной столб не имеет возможности встать выше тех самых 10 метров. В многоквартирном доме выше 3 этажей отопление просто не будет работать.

Помимо этого, имеется еще пара тонкостей.

  • Непременно контур нужно будет сбрасывать и заполнять. Без избыточного давления это сделать проблематично.
  • Необходимо помнить и про горячее водоснабжение. Оно питается от тех же теплотрасс. Без напора тёплая вода не попадет к смесителю.

ГВС

Какое давление должно быть в системе отопления — мы помой-му разобрались.

А что продемонстрирует манометр в системе ГВС?

  • При нагреве холодной воды бойлером либо проточным нагревателем давление тёплой воды будет в точности равняется давлению в магистрали ХВС за вычетом утрат на преодоление гидравлического сопротивления труб.
  • При запитке ГВС от обратного трубопровода элеватора перед смесителем будут те же 3-4 атмосферы, что и на обратке.
  • А вот при подключении ГВС с подачи давление в шлангах смесителя может быть около внушительных 6-7 кгс/см2.

Практическое следствие: при установке кухонного смесителя своими руками лучше не полениться и установить перед шлангами несколько вентилей. Их цена начинается от полутора сотен рублей за штуку. Эта нехитрая инструкция даст вам возможность при порыве шлангов оперативно перекрыть воду и не мучиться от ее полного отсутствия во всей квартире на протяжении ремонта.

Заключение

Сохраняем надежду, что наш материал окажется нужным читателю. Дополнительную данные о том, как работает система отопления, и какую роль в ее работе делают перепады давления, возможно отыскать в прикрепленном видео. Удач!

Загрузка…

Источник: https://partner-tomsk.ru/otoplenie/rabochee-davlenie-v-sisteme-otopleniya-izuchaem-rabotu

Основные параметры пневматических устройств

Давление срабатывания это

К основным параметрам пневматических устройств относятся условный проход, диапазон давления, расходная характеристика, параметры управляющего воздействия, параметры выхода, утечки, время срабатывания, допускаемая частота включений, показатели надежности, размер, масса.

Условный проход характеризует внутреннее проходное сечение пневматического устройства. В пневмоприводах наиболее широко применяют устройства с условными проходами 2,5—40 мм. При этом числовой ряд следующий, мм: 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40. Для базовых моделей, как правило, условный проход выбирают из ограниченного ряда, мм: 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40.

Условный проход — параметр, удобный для выбора размера пневмоаппаратов различного функционального назначения из имеющихся размерных рядов.

Для пневмоаппаратуры многих зарубежных фирм основным размерным параметром является размер присоединительной резьбы.

Отметим, что условный проход и размер присоединительной резьбы — понятия неоднозначные: при одинаковой присоединительной резьбе аппараты могут иметь разные условные проходы.

Условный проход аппарата неоднозначно определяет его расходную характеристику, которая в зависимости от вида и величины местных внутренних сопротивлений может быть различной при одинаковых условных проходах.

Диапазон давлений определяется минимальным и номинальным (максимальным) значениями. Под номинальным давлением понимают наибольшее манометрическое давление, при котором оборудование должно работать в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах установленных норм.

Устройства высокого давления общепромышленного назначения рассчитаны в основном на номинальное давление 0,63 и 1 МПа. Минимальное давление зависит от конструктивного исполнения устройств.

В устройствах могут применять эластичные уплотнения, для герметизации которых требуется определенный перепад давления или усилие прижатия к уплотняемой поверхности.

Определенное минимальное давление требуется также для преодоления сил трения при перемещении распределительного элемента, преодоления усилия возвратных упругих элементов и т. п.

Для пневматических устройств высокого давления минимальное давление составляет 0,05—0,35 МПа.

Расходная характеристика проточного пневматического устройства определяет количество (массу или объем) воздуха, проходящего через него в единицу времени в зависимости от величины и соотношения давлений на входе и выходе устройства. Расходная характеристика пневматических устройств является одним из основных параметров, определяющих быстродействие и величину потерь давления в пневмосистемах.

В настоящее время применяют три способа задания расходных характеристик:

  • величиной расхода при определенном перепаде давления и давлении на входе или перепадом давления при определенных величинах расхода и давлении на входе;
  • графиком, выражающим зависимость расхода от перепада давления при определенном давлении на входе, или серией графиков для различных значений давления на входе;
  • параметром, характеризующим гидравлическое сопротивление устройства.

При первом способе определяют расходную характеристику только в одной точке, причем обычно для разных устройств при различных условиях, что затрудняет сравнение и выбор устройств.

При втором способе расходную характеристику устройства определяют достаточно полно, но при этом требуется большой объем экспериментальных работ, и данные получают в неудобной для практических расчетов форме.

При третьем способе параметр, задающий расходную характеристику, удобен при выборе и сравнении пневматических устройств, пересчете величины расхода для любых условий по простым формулам и определяется экспериментально достаточно простыми способами. В качестве такого параметра принимается пропускная способность Kν, представляющая собой расход жидкости, м3/ч, с плотностью, равной 1000 кг/м3, при перепаде давления на устройстве 0,098 МПа.

Зарубежные фирмы задают расходную характеристику параметрами Сν и fν, которые являются аналогами пропускной способности Kν, но выражены в американской и британской системах единиц соответственно.

Объемный расход воздуха, который указывается в технических данных пневматических устройств (при отсутствии специальных оговорок) представляет собой объем, который заняла бы данная масса воздуха при нормальных условиях.

Под параметрами управляющего воздействия понимают минимальную величину усилия, необходимого для переключения устройства при механическом управлении и управлении от оператора; величину давления управления при пневматическом управлении; параметры электрического тока и мощность электромагнита при электромагнитном и электропневматическом управлении.

Величина минимального усилия переключения распределительного элемента (минимального давления управления) складывается из усилия, необходимого для преодоления трения, и усилия, вызванного действием давления на неразгруженные площади распределительного элемента.

В частности, в распределителях с пневматическим возвратом давление управления должно преодолеть действие давления питания, подведенного к противоположной, меньшей по площади стороне поршня привода распределительного элемента.

В этом случае в технических данных указывается, что давление управления не должно быть меньше давления питания, или приводится зависимость первого от второго.

Параметры управляющего воздействия можно выразить также в виде допускаемого диапазона или номинальных значений давления, расхода, перемещения, длительности входного сигнала и др.

Параметры выхода определяют состояние выходного сигнала в зависимости от состояния входов, изменения давления питания, настройки и т. п.

(например, изменение давления на выходе при изменении давления на входе или расхода воздуха для редукционных пневмоклапанов; задержка пневматического сигнала для пневмоклапанов выдержки времени, длительность выходного импульса для импульсатора и др.).

Утечки воздуха в пневматических устройствах допускаются только в подвижных соединениях, например, где уплотнение осуществляется за счет малого зазора (в притертых золотниковых парах).

Величину утечек (расход через уплотнительные устройства) можно выражать в единицах расхода воздуха (в случае непосредственного измерения количества вытекаемого воздуха) или характеризовать величиной падения давления (в случае, когда утечку воздуха определяют косвенным методом по падению его давления в определенном объеме).

Под временем срабатывания пневматических устройств обычно понимают промежуток времени от момента приложения управляющего воздействия (например, начала роста давления в полости управления) до момента полного переключения рабочего органа или до достижения заданного давления в определенном объеме, подсоединенном к выходу пневматического устройства. Время срабатывания устройства зависит от многих факторов (конструкции, размера, нагрузки, длины и сопротивления линий управления, давления и др.) и в зависимости от них может иметь значения от тысячных долей до нескольких секунд.

https://www.youtube.com/watch?v=BZZo4TwX1Kc

Время срабатывания пневматических устройств, как и их расходная характеристика, имеет большое значение, особенно для высокопроизводительного оборудования (манипуляторов, прессов, машин точечной сварки и др.).

Частота включений обычно связана со временем срабатывания (зависит от тех же факторов) и может достигать 40 Гц.

Надежность привода — это свойство привода выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность привода обуславливается безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, долговечностью.

Показателями безотказности привода являются: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа или на отказ, параметр потока отказов, интенсивность отказов.

Основным показателем ремонтопригодности привода служит вероятность восстановления в заданный период времени или среднее время восстановления.

Основным показателем сохраняемости привода является гаммапроцентный срок сохраняемости, основными показателями долговечности — средний срок службы, средний ресурс, гаммапроцентный ресурс.

Надежность пневматических устройств высокого давления обычно выражается двумя показателями: гаммапроцентной наработкой до отказа и гаммапроцентным ресурсом.

В зависимости от принципа действия пневматических устройств, имеющих циклический (например, у распределителей, логических элементов) или нециклический (у фильтров, редукционных клапанов) характер работы, наработка на отказ и ресурс выражается в циклах и часах соответственно.

Для пневматических устройств циклического действия ресурс обычно находится в пределах от 3—5 до 10—20 млн. циклов в зависимости от назначения и конструкции; для устройств нециклического действия — от 5000 до 12 000 ч.

Размеры и масса для большинства пневматических устройств являются одними из наиболее общепринятых показателей качества. На практике часто оценивают не абсолютные их значения, а удельные показатели, представляющие собой отношение объема (массы) устройства к основному параметру (расходной характеристике, развиваемому усилию и т. п.).

Источник: https://pneumoprivod.ru/public/pbl_param.htm

Установка и выбор клапана сброса избыточного давления

Давление срабатывания это

Клапаны сброса избыточного давления применяются в системах отопления для их защиты от повреждений в критических режимах работы. Позволяют предотвратить дорогой ремонт оборудования за счёт сброса из системы циркуляции избыточного давления. Отличаются повышенной надёжностью, неприхотливы в эксплуатации, просты в монтаже.

Клапан сброса избыточного давления

статьи:

  • Что такое клапан сброса избыточного давления?
  • Принцип работы
  • Технические характеристики
  • Виды и конструкция
  • Пружинные
  • Рычажно-грузовые
  • Преимущества и недостатки
  • Как выбрать арматуру
  • Правила монтажа и эксплуатации прибора

Что такое клапан сброса избыточного давления?

При проектировании отопительных систем важно устанавливать клапаны для сброса избыточного давления воды. Оборудование и все элементы рассчитаны на определённые механические нагрузки.

В случае превышения номинальной величины контролируемого параметра они работают на предельных режимах, что негативно сказывается на сроке их эксплуатации.

Обеспечивают оптимальные условия эксплуатации систем.

Устройство аварийного сброса может использоваться для следующих целей:

  • удаления из системы избыточного количества теплоносителя, повышаемого в результате его чрезмерного нагрева;
  • контроля давления — среднего или предельного.

Принцип работы

Принцип работы механизма основан на детектировании гидродинамического давления механическим способом и его сбросе до заданных параметров. Конструктивно это реализуется так: в металлическом корпусе расположен шток с мембранным клапаном, закреплённый в определённом положении пружиной.

При повышении давления пружина сжимается, мембрана приподнимается и часть теплоносителя сбрасывается. После нормализации параметров теплоносителя пружина разжимается и перекрывает патрубок для сброса.

Контроль может быть реализован механическим или автоматическим способом. Для правильной работы устройства важно исключить установку запорной арматуры или другого оборудования на контрольном участке трубы.

Технические характеристики

Имеют следующие технические параметры:

  • площадь проходного сечения — от 600 до 1800 см²;
  • погрешность контроля — от заданной величины на ±0,2 кПа;
  • рабочая среда — газовая, жидкая;
  • материал корпуса — сталь, латунь, бронза, заслонки — сталь или текстолит, уплотнителя — силикон, подшипника заслонки — фторопласт;
  • положение клапана — горизонтальное, вертикальное с отверстием вверх или вниз;
  • масса — от 6,4 до 16,8 кг.

Виды и конструкция

Аварийные клапаны сброса давления состоят из следующих конструктивных элементов:

  • литого металлического корпуса;
  • пружины;
  • запорного тарельчатого элемента;
  • рычага управления тарелью;
  • предохранительного рычага блокировки;
  • регулятора сжатия пружины;
  • опциональных деталей — счётчиков, кнопок управления, барометров, цифровых датчиков.

По способу подключения к трубам бывают следующих видов:

  • резьбовые — на патрубках нарезана наружная резьба стандартных размеров;
  • фланцевые с болтовым соединением — применяются для установки на промышленном оборудование;
  • приварные — обеспечивают максимальную герметичность стыковочных швов, несъёмные.

Типы предохранительных устройств по принципу работы:

  • прямого действия — теплоноситель напрямую контактирует с пружинным механизмом;
  • непрямого — применяется промежуточный элемент, оказывающий давление на пружину.

По способу нагрузки на мембрану:

  • пружинные;
  • рычажно-грузовые;
  • магнитно-грузовые.

Пружинные

Конструкция пружинной модели — литой корпус, внутри которого закреплён шток с пружиной, запорной мембраной и регулировочным винтом. Мембрана, контактирующая с агрессивными средами, дополнительно покрывается полимерным слоем.

Пружинный клапан сброса давления

Рычажно-грузовые

Вместо пружины в данной конструкции используется противовес с грузом. Когда давление на мембрану смещает равновесное положение рычага, срабатывает клапан. Обладает большей надёжностью, чем пружинная конструкция, регулировка нагрузки менее точная.

Высокую герметичность удаётся получить при использовании в конструкции двух сёдел и больших по величине грузов. Внутри корпуса расположено 2 затвора, работающих параллельно. Скорость срабатывания при этом увеличивается, а длина рычагов уменьшается.

Преимущества и недостатки

Сбросной клапан обладает рядом следующих преимуществ:

  • исключает гидроудары, скачки давления;
  • не допускают появление воздушных пробок в системе транспортировки жидких сред;
  • простая конструкция, которую легко обслуживать и ремонтировать;
  • относительно невысокая стоимость;
  • возможность автоматического контроля и сброса давления;
  • простая технология установки;
  • неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • не требуют частого обслуживания.

Недостатки:

  • наличие погрешности срабатывания;
  • повышенный износ ответственных деталей;
  • ограниченный срок эксплуатации.

Простая конструкция клапана

Как выбрать арматуру

Выбор клапана основан на технических параметрах подключённого оборудования, рабочего давления системы, требований проектной документации.

Вентили экстренного сброса давления выбирают на основе следующих критериев:

  • сечения трубопровода;
  • типа и свойств перекачиваемого вещества;
  • температуры транспортируемой среды;
  • номинального и предельного давления;
  • максимальной высоты, на которую способен подниматься шток клапана.

По давлению выбор нужно осуществлять следующим образом:

  • в системах с низким рабочим давлением до 1 бара следует подключать клапаны 1,5 бар;
  • к котлам газовым и твердотопливным 1–2 бара — защитное устройство, рассчитанное на 3 бара;
  • водяное нагревательное оборудование до 4 бар необходимо оснащать клапанами на 6 бар;
  • на котлы до 8 бар нужно монтировать устройства на 10 бар.

Нижний предел срабатывания клапана наступает в случае превышения рабочего давления на 10% от номинального, а закрытие — при понижении на 20%. Поэтому рекомендуется приобретать конструкции с оптимальным запасом по предельному давлению 20–25%.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Для максимальной защиты системы от избыточного давления необходимо соблюдать правила по установке и эксплуатации сбросного клапана:

  • подключение выполняют на выходном патрубке отопительного оборудования;
  • для монтажа выбирают максимально высокую точку трубопровода;
  • сбрасывающий патрубок обязательно соединяют с отводящим каналом, подключённым к системе канализации;
  • диаметр пропускного отверстия клапана должен по площади соответствовать внутреннему диаметру трубы;
  • расположение устройства контроля располагают в доступном для обслуживания месте;
  • рекомендуется использовать быстросъёмные соединения;
  • если нужно соединить трубы после установленных клапанов, то диаметр выходной части должен быть равным или превышать площадь их сечений;
  • при монтаже двух устройств сброса давления сечение трубы суммарно на 25% должно превышать площади пропускных отверстий;
  • между котлом и клапаном запрещается устанавливать врезки и ответвления коммуникаций;
  • после монтажных работ нужно убедиться в открытии клапана при заданных параметрах;
  • обслуживание следует проводить строго в соответствии с требованиями производителя.

При длительной эксплуатации на внутренних поверхностях образуются засоры, которые могут негативно влиять на время срабатывания клапана. Важно использовать специальные растворы для их очистки. Подойдут спиртовые или уксусные растворы для этих целей.

Если были замечены подтёки на корпусе, то устанавливать заглушки категорически запрещено, так как это может привести к аварийным последствиям. Нужно выполнить оперативную замену устройства, подобрав правильные параметры.

Для контроля состояния, настройки и проверки работоспособности клапана нужно пользоваться показаниями манометров, датчиков температуры и других приборов. Это позволит не привлекать специалистов, а решать все необходимые задачи самостоятельно.

Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал и Вы не пропустите еще множество полезных статей! И заходите к нам на сайт, там еще много полезной информации касающейся труб.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5bcc446b0c05e200aab51019/5d8924d5e6cb9b00af323aac

Е. И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть I I . Начало – в «Вестнике арматуростроителя» № 2 (30) 2016)

Давление срабатывания это

Е. И. Калинин. Как подобрать предохранительный клапан? (Часть I I . Начало – в «Вестнике арматуростроителя…

В прошлый раз мы разобрались с тем, для чего нужно подбирать предохранительный клапан и какие формулы при этом используются, а также познакомились с элементами этих формул. По-моему, там все не так уж и сложно.

Во второй части статьи я бы хотел рассмотреть с разных сторон такое понятие, как давление, которое наравне с аварийным расходом «солирует» в подборе предохранительного клапана. Напоминаю, что клапан служит цели защищать от превышения давления.

Значит, чувствовать себя как рыба в воде в вопросе о давлениях (а здесь, между прочим, несколько понятий) нам просто жизненно необходимо.

Начнем с того, что разберемся, в каких же единицах измерения выражают давление, когда говорят о предохранительных клапанах (а то бывают случаи, когда складывают «баранов» со «свеклой» и получают «землекопов»).

Двумя основными единицами измерения давления являются МПа и кгс / см2 (читается как «мегапаскаль» и «килограмм-сила на квадратный сантиметр» соответственно). МПа по сути является одним ньютоном, приложенным к квадратному миллиметру, 1 Н / мм2 = 1 МПа.

Килограмм-сила на квадратный сантиметр, в принципе, как читается, тем и является. Как же они друг к другу относятся? Принято считать, что 1 МПа = 10 кгс / см2, но это не совсем верно, в случае с предохранительными клапанами надо переводить точно и только точно (таблица В. 1 ГОСТ 8.

417‑2002).
1 МПа = 10,2 кгс / см2
1 кгс / см2 = 0,098 МПа

Конечно, в упомянутом «свитке мудрости» больше знаков после запятой, но те соотношения, которые я указал, необходимы и достаточны, чтобы, например, при подборе предохранительного клапана с давлением настройки в несколько сот килограммов объективно понять, когда же клапан должен открыться. Ведь, согласитесь, 20 МПа = 200 кгс / см2 и 20 МПа = 204 кгс / см2 – это не совсем одно и то же.

Знакомясь с давлениями дальше, нужно оговориться, что изложенные ниже рассуждения относятся к двухпозиционным предохранительным клапанам (safety valve). Это такие клапаны, которые открываются скачком на весь конструктивно ограниченный ход или на большую его часть, с обеспечением максимального коэффициента расхода.

Теперь, когда все условия оговорены, пора снова заглянуть в кладезь знаний всех «порядочных инженеров» (напоминаю, что речь идет об НТД и абстрактном грамотном инженере соответственно). ГОСТ 12.2.085‑2002, ГОСТ Р 52720‑2007 и ГОСТ 31294‑2005 представят нам сразу всех важных «персонажей».

Предлагаю по ходу знакомства разбирать их по отдельности и, конечно же, вместе.

Рабочее давление – наибольшее избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана.

Под нормальным протеканием рабочего процесса следует понимать условия (давление, температуру), при сочетании которых обеспечивается безопасная работа сосуда.

То есть это давление в тот момент, когда все идет по плану. В принципе, тут больше ничего и не добавишь.

Расчетное давление – избыточное давление, на которое производится расчет прочности сосуда в соответствии с ГОСТ 14249.

Тоже все просто и понятно, кстати, в ГОСТ Р 52720 дана еще пара определений, прошу заглянуть и ознакомиться. Дальше сложнее, а значит, и интереснее.

Давление настройки, Рн – наибольшее избыточное давление на входе в клапан, при котором затвор закрыт и обеспечивается заданная герметичность затвора (тут просто не могу не отвлечься.

Друзья, коллеги, граждане, товарищи! Нет нормативного документа, который бы требовал, рекомендовал, даже хотя бы просил или намекал на то, что предохранительные клапаны должны иметь герметичность затвора по классу «А»).

Давление настройки клапанов при направлении сброса в систему без противодавления принимается равным расчетному давлению.

Давление настройки клапанов при направлении сброса в систему с противодавлением принимается меньшим на значение расчетного противодавления.

Тут необходимо дать несколько пояснений. Во-первых, не нужно путать давление настройки с давлением начала открытия (или, как его часто называют, установочным давлением), о нем мы поговорим чуть позже.

Во-вторых, у меня, да я думаю, что и у многих возникает когнитивный диссонанс: «Почему давление поднялось и уже достигло расчетного, а клапан еще закрыт?!» Все дело в том, что при расчетном давлении допускается работа оборудования, а значит, его целость и сохранность гарантированы, хотя лично мне тоже кажется логичным, что при достижении расчетного давления клапан должен начать открываться. Между прочим, опросные листы со ссылками на иностранные стандарты, в частности API 520, ориентированы на так называемое set pressure, это как раз давление начала открытия. В-третьих, в одном из уже упомянутых «культовых писаний» (ГОСТ Р 52720, пункт 6.7) есть прелюбопытнейшее замечание, которое гласит, что давление настройки должно быть не менее рабочего давления в оборудовании. Это маленькое, но очень гордое примечание, по сути, позволяет нам приравнивать давление настройки к рабочему давлению (ради справедливости стоит сообщить, что случаи, когда рабочее и расчетное давление – это одна величина, тоже бывают). Это особенно важно, когда в опросном листе недостаточно данных.

Уместно будет тут же обсудить и давление начала открытия. Итак. Давление начала открытия (установочное давление) Рн.о. (РУСТ. ) – избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором усилие, стремящееся открыть клапан, уравновешено усилиями, удерживающими запирающий элемент на седле.

При давлении начала открытия заданная герметичность затвора теряется и начинается подъем запирающего элемента.

Получается, это – то самое давление, когда клапан начинает открываться (set pressure), то есть тот момент, когда через образовавшуюся щель между уплотнительными поверхностями устремляется давление и, действуя уже на большую площадь, «подрывает» клапан.

Самый распространенный метод отследить это давление – услышать характерный хлопок и зафиксировать величину давления, при котором хлопок произошел. Помимо хлопка, это давление можно «поймать» на графике (на современных стендах) в самой верхней точке.

А еще – если очень медленно поднимать давление перед клапаном, то в какой‑то момент стрелка манометра начнет дрожать, и это будет говорить о том, что усилие на седле уравновешено, а следовательно, достигнуто установочное давление.

Долгое время ни в одной «шпаргалке инженера» не было написано, насколько давление начала открытия должно быть выше, чем давление настройки. Сейчас эта зависимость прописана в ГОСТ Р 53402 2009 (см. таблицу ниже).

Чтобы понять, для чего все это нужно и как с этим жить, предлагаю разобрать эпизод типичного процесса настройки предохранительного клапана.

Клапан ставят на стенд (обязательно аттестованный), берут манометр (обязательно поверенный) с необходимой шкалой (измеряемая величина должна находиться в пределах 2 / 3 шкалы манометра), подают давление во входной патрубок и по манометру его отслеживают.

Регулировочным винтом изменяют степень сжатия пружины и тем самым добиваются срабатывания клапана при нужном давлении. Зафиксированную величину принимают как давление начала открытия (ну, скажем, 10,7 кгс / см2).

Затем давление перед клапаном снижают на величину, указанную в таблице выше (в нашем случае на 7%) и проверяют герметичность затвора. Если нигде не «бурлит», то клапан считается настроенным на давление настройки 10 кгс / см2. При этом интересно, что если, например, давление снизить не до 10 кгс / см2, а до 10,4 кгс / см2 (а в таблице не зря написано «не более»), и при этом затвор будет герметичен – это будет говорить не только о высоком качестве продукции, но и о том, что клапан настроен на 10,4 кгс / см2. Вот тут важно понять, что при работе с предохранительными клапанами нужно очень четко осознавать, при каких величинах он должен быть герметичен, а при какой величине должен открыться.

Противодавление: Избыточное давление на выходе из клапана при сбросе среды.

Предлагаю разделить это понятие на два: статическое противодавление и динамическое.

Первое возникает, когда в отводящем трубопроводе есть какое‑то количество рабочей среды (например, жидкости, условно – «столб» воды), которое своей постоянной «массой» прижимает золотник к седлу, а значит, создает дополнительное запирающее усилие (напоминаю, что основное запирающее усилие создает пружина).

Тут нужно сказать, что предохранительные клапаны во время приемо-сдаточных испытаний настраиваются на обычных стендах с выбросом среды в атмосферу. Так вот, чтобы такой клапан после установки на свое рабочее место вел себя хорошо и срабатывал вовремя, при его настройке величину противодавления вычитают (см.

определение давления настройки). То есть если у нас, скажем, расчетное давление 15 кгс / см2, а противодавление составляет 3 кгс / см2, то давление настройки будет равно 15 ‑ 3 = 12 кгс / см2.

Если же статическое противодавление имеет переменную величину, то тут следует применять разгруженный клапан, наиболее часто для разгрузки клапана используется сильфон.

Кстати, еще хочу предостеречь от такого хода расчетов: берем величину давления начала открытия (скажем, 20 кгс / см2), вычитаем из него противодавление (пусть будет 2 кгс / см2), и полученный результат называем давлением настройки (18 кгс / см2).

Друзья, это грубейшая ошибка! Ведь когда этот клапан попадет на свое рабочее место, то к усилию от пружины, прижимающему золотник к седлу, присоединится и усилие противодавления. Вместе они «настроят» клапан уже на 20 кгс / см2 (чтобы компенсировать противодавление, мы его и вычитаем), а из определений Рн и Рн.о.

, понятно, что тут нестыковочка. Второе – это противодавление, возникающее от сопротивления отводящего трубопровода при протекании через него рабочей среды. Его величина очень важна при расчете отводящего трубопровода. Сумму статического и динамического противодавлений называют полным противодавлением.

Принято считать, что противодавление (в НТД нашей страны не оговаривается, о каком именно противодавлении идет речь) не должно превышать 10 % от давления настройки.

Хотя в API 520 черным по белому написано, что при применении типового предохранительного клапана динамическое противодавление не должно превышать 10 % давления настройки. Но это тема довольно сложная, для отдельного разговора. Сейчас же я только отмечу, что результаты воздействия противодавления могут влиять на давление открытия, снижение пропускной способности, устойчивость работы или комбинацию всех трех факторов.

Давление полного открытия, Рп.о.– избыточное давление на входе в предохранительный клапан, при котором совершается ход арматуры и достигается максимальная пропускная способность.

Тут же стоит отметить, что в ГОСТ 12.2.085 и ГОСТ 31294 в пояснениях к формулам есть вот такое обозначение: P1 – наибольшее избыточное давление перед клапаном (избыточное давление до клапана, равное давлению полного открытия).

Что можно сказать про эту величину? В первую очередь то, что ее нельзя «поймать» при настройке клапана, она фактически является «теоретической». Во-вторых, нужно сообщить, откуда берется зависимость давления начала открытия от давления настройки. Пункт 4.2 ГОСТ 12.2.

085 гласит: количество клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны так, чтобы в сосуде не могло создаваться давление, превышающее расчетное давление более чем на 0,05 МПа (0,5 кг / см2) для сосудов с давлением до 0,3 МПа (3 кгс / см2), на 15 % – для сосудов с давлением свыше 0,3 до 6,0 МПа (от 3 до 60 кгс / см2) и на 10 % – для сосудов с давлением свыше 6,0 МПа (60 кгс / см2).

Давление закрытия, Pз – избыточное давление в предохранительный клапан, при котором после сброса рабочей среды происходит посадка запирающего элемента на седло с обеспечением заданной герметичности затвора. Собственно, тут все понятно из определения.

Клапан открылся и сбросил среду, давление упало, сила пружины вновь больше открывающей силы, золотник плотно прижат к седлу, сброс среды прекратился. Единственное, на что тут стоит обратить особое внимание – это величина давления закрытия предохранительного клапана. В «книге мудрости» о предохранительных клапанах (ГОСТ 31294, пункт 5.

7) записано, что давление закрытия – не менее 0,8 Pн. Добавлю, что верхним пределом давления закрытия двухпозиционных клапанов (если кто забыл, прошу начать читать эту статью сначала), в силу их конструктивных особенностей, является величина, примерно равная 0,9 Рн.

То есть предохранительный клапан с Pн = 10 кгс / см2 после аварийного срабатывания (когда он открывался на полный ход) закроется при давлении от 8 кгс / см2 до 9 кгс / см2.

Вот, пожалуй, и все вопросы, которые я хотел упорядочить в настоящий момент.

Если мои рассуждения кому-то помогли, я очень рад, если же кто-то не согласен со мной или хочет дополнить мои сведения, то я буду рад обсудить все вопросы.

Ведь предохранительные клапаны – довольно специфическая арматура и разобраться в ней бывает не всегда просто. Выйти на меня можно через сайт ООО «Арматурный Завод».

Предыдущую часть статьи вы можете прочитать здесь

в “Вестнике арматуростроителя” №3 (31), 2016

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 3 (31) 2016

Источник: https://armavest.ru/publication/avtorski-stati/ye-i-kalinin-kak-podobrat-predokhranitelnklapan-chast-i-inachalo-%E2%80%93-v-vestnike-armaturostroitelya2-30-2016/

ПроГипертонию
Добавить комментарий