Предохранительный клапан для трубопроводов

Предохранительный клапан для трубопроводов

Предохранительные клапаны и фитинги

Здесь вы найдете ответы на вопросы о переливных клапанах и клапанах регулирования давления, которые нам задают особенно часто.

Если у вас есть особые вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы будем рады помочь вам и дать совет.

Что такое предохранительный клапан?

Предохранительный клапан служит единственной цели: Защита от недопустимо высокого давления в системах или частях системы, которое может привести к разрыву системы. Предохранительный клапан — это механическая защита, которая срабатывает, если все другие регулирующие, контрольные и переливные устройства выходят из строя и в емкости, резервуаре для хранения, трубопроводе или подобном устройстве возникает недопустимо высокое давление. Это может произойти, например, из-за отказа системы охлаждения, неправильного дозирования или засорения сливной трубы. Если давление в резервуаре, защищенном предохранительным клапаном, поднимается выше допустимого значения, клапан открывается и тем самым позволяет части среды, находящейся под давлением, выйти из резервуара. В результате давление снова падает. Когда давление упадет достаточно сильно, предохранительный клапан закроется. Поэтому предохранительный клапан не позволяет выпустить все содержимое емкости, а только столько, сколько необходимо для снижения давления до допустимого значения.

Конструкция / Функция

Пружинный предохранительный клапан — это механический компонент, состоящий из следующих основных частей: Седло, плунжер, кольцо хода, пружина, шпиндель и нажимной винт для регулировки предварительного натяжения пружины. Эти компоненты установлены в корпусе с соединениями для впускного и выпускного трубопроводов и крышкой с пружиной.

Жидкость поступает в предохранительный клапан вертикально снизу через линию подачи. В нормальном режиме работы тарелка клапана садится на седло клапана и закрывает отверстие. Необходимое усилие прикладывается пружиной, которая зажата между верхним неподвижным и нижним подвижным дисками клапана. Нажимной винт, определяющий положение верхнего диска клапана, может использоваться для регулировки сжатия пружины, что приводит к предварительному натяжению пружины и, следовательно, к давлению срабатывания. Шпиндель служит направляющей для плунжера и передает усилие пружины через седло пружины. Седло имеет определенный внутренний диаметр, который используется для определения максимального массового потока, который может пропустить клапан, с учетом коэффициента расхода.

В закрытом состоянии сила пружины F1 перевешивает силу среды F2. Если давление в системе увеличивается и, соответственно, сила F2, то при превышении определенного давления сила пружины F1 уже не может удерживать клапан полностью закрытым. При этом из клапана слышен тихий шипящий звук. Это точка срабатывания предохранительного клапана (точка срабатывания = наименьшее давление, при котором слышна утечка из предохранительного клапана). Если давление продолжает расти, предохранительный клапан полностью открывается, и среда может вытекать.

Различают предохранительные клапаны с различными характеристиками открытия. Поведение клапана при открытии может быть наиболее четко показано на диаграмме «ход-давление» (рис. 4) в виде так называемой кривой гистерезиса. Ход откладывается в зависимости от давления. Обычное максимальное рабочее давление составляет около 85% от давления настройки клапана. При достижении заданного давления (1) предохранительный клапан открывается. Первоначально пропорционально увеличению давления, в «точке всплытия» (2) резко до максимального хода. Это достигается за счет увеличения площади контакта с давлением. Когда клапан закрыт, давление действует только на конус. Когда предохранительный клапан открыт, давление также воздействует на кольцо хода. Это резко увеличивает усилие, и предохранительный клапан разрывается. Давление, при котором предохранительный клапан достигает своего полного открытия, является давлением открытия (3) предохранительного клапана. Разность давлений между заданным давлением и давлением открытия называется разностью давлений открытия.

Если давление падает ниже заданного давления (4), предохранительный клапан сначала медленно закрывается, а затем снова резко закрывается. Разность давлений между давлением закрытия (5) и давлением срабатывания называется разностью давлений закрытия. Она вызвана импульсным потоком протекающей жидкости и увеличением площади контакта давления подъемным кольцом предохранительного клапана. В зависимости от типа (обычный клапан или полноподъемный клапан) и среды (сжимаемая или несжимаемая) предохранительный клапан должен поддерживать определенную разность давлений открытия или закрытия (согласно DIN EN ISO 4126-1 и AD2000-A2):

Разность давлений открытия:
• 10% для обычных и пропорциональных предохранительных клапанов (все среды)
• 5% для полноподъемных предохранительных клапанов (все среды)

Перепад давления закрытия:
• 10% для сжимаемых сред (оба типа)
• 20% для несжимаемых сред (оба типа)

Для полноподъемных клапанов существует дополнительное требование, согласно которому доля хода до внезапного открытия (пропорциональные предохранительные клапаны в соответствии с AD2000-A2) не должна превышать 20% от общего хода.

При использовании третьего типа предохранительного клапана — пропорционального предохранительного клапана — ход предохранительного клапана увеличивается или уменьшается почти непрерывно с увеличением или уменьшением давления. Резкое открытие без увеличения давления в диапазоне более 10% хода не происходит. После срабатывания эти предохранительные клапаны достигают хода, необходимого для сброса массового потока, в пределах максимального повышения давления на 10% (DIN EN ISO 4126-1 и AD2000-A2).

Варианты

Для индивидуальной адаптации предохранительного клапана к условиям в системе предлагаются различные варианты исполнения отдельных компонентов клапана.

Подъем
Для ручного открытия и подъема предохранительного клапана существует возможность выбора версии с поворотным подъемом или рычажным подъемом.

При ротационном подъеме шпиндель поднимается путем вращения гайки с накаткой на пружинной крышке предохранительного клапана. При этом конус на шпинделе поднимается вверх. В результате образуется зазор между седлом и плунжером, и жидкость может протекать через предохранительный клапан. Поворотный подъем обычно используется с резьбовыми клапанами до 2» и в случае применения для воздуха и воды.

При рычажном подъеме, если потянуть за рычаг, шток и плунжер поднимаются от седла. Рычажный подъем в основном используется с фланцевыми предохранительными клапанами и паровыми клапанами. Для последних установка рычажного подъема обязательна. Также доступна версия без подъема.

Блокирующий винт (опция A01)

Если предохранительный клапан в системе должен быть закрыт и герметизирован при превышении установленного давления, например, для испытания под давлением, используется блокирующий винт. Он вкручивается в резьбовое отверстие, предусмотренное для этой цели в крышке клапана сверху вниз до шпинделя. Это предотвращает открытие предохранительного клапана. После испытания давлением необходимо снова выкрутить винт, иначе предохранительный клапан не сможет открыться даже в аварийной ситуации. Резьбовое отверстие в колпачке должно быть снова закрыто коротким винтом с уплотнительной функцией.

Датчик хода (опция S62)

Для контроля срабатывания предохранительного клапана предлагается датчик хода. Как и блокирующий винт, он вкручивается в крышку сверху. Он срабатывает, когда предохранительный клапан достигает полного хода. Таким образом, центр управления системой, в которой установлен предохранительный клапан, получает прямую информацию о том, что предохранительный клапан сработал. В некоторых сериях датчик также может быть установлен сбоку.

Газонепроницаемый / открытый

При работе с некоторыми средами может возникнуть необходимость защитить окружающую среду от воздействия среды, даже если предохранительный клапан срабатывает. Для этих целей компания Goetze предлагает предохранительные клапаны в газонепроницаемом исполнении. Однако если среда не представляет опасности для окружающей среды, можно выбрать открытое или не газонепроницаемое исполнение.

Сильфон / мембрана

Если в случае срабатывания пружинная камера должна быть также защищена от среды, рекомендуется использовать сильфон. Он обеспечивает газонепроницаемое соединение между выпускным корпусом и пружинной камерой, так что среда не может попасть через направляющую шпинделя в пружинную камеру. Таким образом, он также предотвращает загрязнение или слипание скользящих частей и обеспечивает безупречную работу клапана даже при работе с липкими или вязкими средами. Независимо от того, является ли противодавление внешним или внутренним, давление срабатывания клапана остается неизменным. В зависимости от размеров и конструкции установленной продувочной линии на выходе предохранительного клапана в случае продувки может возникнуть внутреннее противодавление.

Если компенсация противодавления не требуется и среда нейтральна, то вместо металлического сильфона в зависимости от типа клапана можно использовать мембрану из эластомера или сильфон из эластомера, которые предотвращают попадание среды в пружинную камеру.

Сравнение

Существуют различные типы клапанов, которые выполняют различные задачи в системах и требуют соответствующих допусков и испытаний.

Предохранительные клапаны — это оборудование с функцией безопасности в соответствии с Директивой 2014/68/EU, Директивой по оборудованию, работающему под давлением. Являясь последним звеном в ряду мер безопасности, предохранительные клапаны предотвращают разрыв части системы из-за недопустимо высокого давления. Они настраиваются на требуемое заданное давление, маркируются соответствующим образом и пломбируются. Последующее изменение установленного давления возможно только в опытных мастерских. Перед поставкой все предохранительные клапаны проверяются на заданное давление, по желанию также в присутствии инспекционной компании. Перед серийной продажей предохранительный клапан должен пройти типовое испытание ЕС и, при необходимости, испытание компонентов TÜV.

В принципе, предохранительные клапаны выполняют ту же задачу, что и предохранительные клапаны. Однако у них нет функции, связанной с безопасностью, и поэтому они не классифицируются как оборудование с функцией безопасности, а только как оборудование для поддержания давления, согласно Директиве по оборудованию, работающему под давлением. Специальных испытаний не требуется. Обычно они имеют пропорциональную характеристику открытия. Клапаны сброса давления не достигают характеристик предохранительных клапанов и могут поставляться отрегулированными, маркированными и опломбированными, но не обязательно.

В случае переливных/регулирующих клапанов установленное давление в пределах диапазона пружины может быть отрегулировано оператором системы по мере необходимости. Они выполняют «задачу регулирования давления» в системе. Поскольку эта функция не имеет отношения к безопасности, переливные/регулирующие клапаны классифицируются только как оборудование для поддержания давления в соответствии с Директивой по оборудованию, работающему под давлением. Специальных испытаний не требуется. Чтобы избежать скачков давления в системе, эти клапаны имеют пропорциональную характеристику открытия. Перепускные клапаны всегда должны быть газонепроницаемыми.

Редукционные клапаны требуют одобрения компонентов для строительных систем, если они используются в системах питьевого водоснабжения. Их задача заключается в снижении давления в части системы. Если в случае с предохранительными клапанами наличие избыточного давления на входе и, соответственно, поток через клапан является исключением, то в случае с редукционными клапанами повышенное давление на входе является правилом. Они постоянно проходящие и обеспечивают равномерный поток жидкости с постоянным, пониженным давлением на стороне выхода, даже если давление на стороне входа колеблется (например, после насоса).

Одобрения

Для того чтобы получить разрешение на продажу предохранительного клапана, он должен пройти проверку типа ЕС и, при необходимости, испытания компонентов TÜV. В основном, испытание на утверждение состоит из четырех частей:

1. Проверка достаточности размеров компонентов, а также пригодности используемых материалов.
2. Проверка соблюдения специфических требований к конструкции, необходимых для применения.
3. Сертификация рабочих характеристик (коэффициентов разряжения) при работе со средами воздух и вода.
4. Соответствие функциональных характеристик (разность давлений открытия и закрытия) для воздушной и водной среды для подтверждения пригодности:
   • Воздух:
     • Воздух, газы и технические пары
     • водяной пар
     • Нагретая вода (до 120 °C)
     • Солнечные системы
   • Вода:
     • Жидкости
     • Горячая вода (до 95 °C)

Эти испытания подробно описаны в брошюре VdTÜV «Предохранительный клапан 100» и в соответствующих документах.

Экспертиза типа ЕС
Испытание типа ЕС — это утверждение типа независимым и «нотифицированным органом» в соответствии с Директивой об оборудовании, работающем под давлением 2014/68/ EU. Оно проверяет соответствие минимальным требованиям к предохранительному клапану, изложенным в приложении 1 к ДГР и в гармонизированном стандарте ISO 4126-1.

При типовом испытании клапаны могут быть одобрены для следующих сред:

• L для жидкостей (жидкостей)
• S/G для паров/газов (пар/газ)

Производитель обязан снабдить клапан инструкциями по монтажу и эксплуатации, включая декларацию соответствия согласно DGR 2014/68/EU. Сертификаты испытаний действительны в течение 10 лет.

TÜV — испытание компонентов
Чтобы пройти испытание компонентов TÜV, необходимо также выполнить требования следующих стандартов:

• Памятка VdTÜV SV 100
• лист данных AD2000 A2

Это позволяет дополнительно маркировать клапаны в зависимости от области применения:

• D/G/H для горячей воды с допустимой температурой потока до 120 °C (системы отопления согласно DIN EN 12828)
• H для горячей воды 2,5 бар и 3 бар с допустимой температурой потока до 120 °C и допустимой тепловой мощностью до 2700 кВт (системы водяного отопления согласно DIN EN 12828)
• SOL для закрытых искробезопасных систем солнечного отопления с водой или водной смесью в качестве теплоносителя согласно DIN EN 12976-1
• W для систем водяного отопления по DIN EN 12897 до 10 бар
• F/K/S для стационарных сосудов под давлением и автомобильных контейнеров для жидких, гранулированных и пылевидных грузов согласно TRB 801 № 22 и 23

Дополнительные сертификаты
Предохранительные клапаны Goetze также отвечают критериям различных сертификатов. Обзор того, какие допуски или сертификаты действительны для той или иной серии, можно найти здесь.

Определение, стандарты и правила

Национальный:

• TRD 421: Устройства безопасности от избыточного давления
  Для предохранительных клапанов для паровых котлов групп I, III и IV
• TRD 721: Устройства безопасности от избыточного давления
  Для предохранительных клапанов для паровых котлов группы II
• DIN 4751: Системы водяного отопления
  Для закрытых, термостатически защищенных систем выработки тепла с температурой потока до 120°C в качестве предохранительного оборудования
• DIN 4753: Нагреватели питьевой воды, системы нагрева питьевой воды и
  накопительные водонагреватели
• DIN 4747: Системы централизованного теплоснабжения
  В качестве защитного оборудования подстанций, домовых подстанций и домовых систем для подключения к тепловым сетям централизованного теплоснабжения
• AD 2000 A2: Предохранительные устройства от избыточного давления
  Общие положения для предохранительных клапанов

Европейский/Международный:

• Серия DIN EN ISO 4126: Предохранительные устройства от недопустимого избыточного давления
  особенно Часть 1: Предохранительные клапаны и Часть 7: Общие данные
• RL 2014/68/EU: Европейская директива по оборудованию, работающему под давлением
  Директива для оборудования, работающего под давлением, с максимально допустимым давлением (PS)
  более 0,5 бар.
• DIN EN 12828: Системы отопления в зданиях
  Для проектирования систем отопления горячей водой
• DIN EN 12952: Водотрубные котлы и компоненты системы
  Часть 10, в частности: Требования к предохранительным устройствам от избыточного давления
• DIN EN 12953: Котлы жаротрубные
  Часть 8: Требования к предохранительным устройствам от избыточного давления

Другие стандарты, специфичные для конкретного применения:

• DIN EN 764-7: Предохранительные устройства для необожженного оборудования под давлением
• DIN EN 13648: Предохранительные клапаны для криогенной техники
• DIN SPEC 4683: Криостаты для жидкого гелия — предохранительные устройства от чрезмерного давления