Клапан сброса избыточного давления

Как работает редукционный клапан

Рассмотрим принцип работы прямых и непрямых редукционных клапанов.

Для этого будет рассмотрены схемы простейших редукционных клапанов.

Редукционный клапан прямого действия

Основные элементы конструкции редуктора прямого действия следующие:

• Цилиндрический корпус имеет входной и выходной патрубок.
• По корпусу изнутри двигается золотник переменного сечения. Он может перекрывать входной и выходные патрубки.
• Сверху золотник поджат пружиной.
• Сила прижима задается регулировочным винтом.

Давление на входе (Р_н) не вызывает перемещения золотника. Когда давление на выходе (Р_ред) падает ниже заданной величины, пружина отжимает сердечник вниз, открывая выходной патрубок и соединяя его с центральной камерой. Р_н начинает действовать и на нижний срез золотника, отжимая его вверх, сжимая пружину и перекрывая выходной патрубок. По мере расхода жидкости потребителем в выходном патрубке Р_ред снижается, и пружина снова отжимает поршень вниз. Рабочий цикл повторяется.

Р_н воздействует на обе поверхности камеры золотника с равной силой и не вызывает его продольного перемещения. Р_ред и сила пружины действуют на поршень в противоположных направлениях. Сила воздействия пружины задается регулировочным винтом. Чем сильнее он завернут, тем больше эта сила и тем большее давление воды требуется, чтобы ее уравновесить.

При росте Р_ред поршень будет двигаться вверх, постепенно перекрывая просвет входного патрубка, при этом будет снижаться и подача рабочей среды, снижая, таким образом, Р_ред.

Как только Р_ред снизится до заданной величины, пружина начнет отжимать поршень вниз, увеличивая просвет и поступление рабочей среды. Р_н начнет увеличиваться.  Одновременно этот механизм выполняет и функции обратного клапана.

В этом случае разумно применить редукционный клапан давления непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Применение таких устройств дает возможность снизить зависимость колебаний давления от расхода.

Устройство редуктора непрямого действия заметно сложнее, чем прямого.

Входной поток проходит чрез просвет между конической частью поршня золотника и седлом, и далее- в отводной канал. Сила давления в этом канале действует на нижний срез поршня золотника, отжимая его вверх. Это давление уравновешивается силой сжатия главной пружины и давлением на верхнюю часть поршня, куда рабочая среда поступает через дросселирующую заслонку. Далее отводной канал подходит к подпружиненному шарику, перекрывающему выход в дренажный патрубок. Сила сжатия этой пружины изменяется с помощью регулировочного винта.

Позиция золотника определяется равнодействующей Р_ред и давления в верхней камере.

Если давление в отводном канале превышает заданный регулировочным винтом уровень, шарик отжимается вправо, открывая путь рабочей среде в дренаж. Возрастает расход, и благодаря потерям в дросселирующей заслонке давление в верхней камере начинает снижаться. После сброса в дренаж некоторого ее количества давление падает до заданного, и пружина отжимает шарик к седлу, перекрывая клапан.  Золотник перемещается в сторону меньшего давления, перекрывая входной патрубок, и Р_ред также снижается до установленной величины.

Правила и стандарты

Применение предохранительной арматуры регулируется национальными и отраслевыми стандартами, правилами эксплуатации и техническими указаниями.

Для сосудов, работающих под давление, применяют следующие регламентирующие документы:

• (ПБ 03-576-03). Правила безопасности для сосудов и установок давления.
• «Boiler & Pressure Vessel Code» Американский стандарт.
• ГОСТ 24570-81 Национальный стандарт по предохранительным клапанам.

Системы, защищаемые аварийной арматурой, в случае их нештатной работы или аварии, представляют собой значительную угрозу производственной и общественной безопасности. Поэтому их проектирование, комплектация, монтаж, эксплуатация курируются уполномоченными органами, следящими за соблюдением требований правил и стандартов на всех этапах жизненного цикла оборудования. В РФ это поручено Ростехнадзору.

Как подобрать предохранительный клапан

При выборе ПСК следует учитывать:

• конструктивные особенности клапанов;
• пропускную способность;
• размеры и технические характеристики трубопроводной арматуры.

Основные конструкции ПСК и их преимущества

В зависимости от конструктивных особенностей все предохранительные клапаны подразделяются на два вида:

1. пружинные механизмы. Устройство клапанов данного вида наиболее простое, что способствует увеличению срока службы арматуры. В основе клапан располагается пружина, которая и срабатывает при повышении давления в системе отопления (газо- или водоснабжения). Пружинный клапан должен быть дополнен специализированным устройством для принудительного срабатывания, что позволяет исключить возможность «залипания» запорного узла арматуры;

Предохранительный клапан с рабочим механизмом в виде пружины

1. мембранные механизмы. В отличие от предыдущего вида арматура данного вида дополнительно оснащается мембраной, которая является чувствительной деталью. Мембрана подает сигнал о наличии повышенного давления на пружину и только после этого происходит открытие арматуры.

ПСК с дополнительным чувствительным элементом

Мембранные клапаны можно использовать в трубопроводах с любым показателем давления, так как чувствительность такой арматуры выше, чем у пружинных механизмов.

Виды клапанов по пропускной способности

По пропускной способности клапаны подразделяются:

• на малоподъемные механизмы. Пропускная способность увеличивается пропорционально увеличению давления в системе. Как правило, это происходит медленно в течение определенного промежутка времени. Опускание запорного элемента после аварийного срабатывания также производится медленно, что снижает герметичность системы. По этой причине не рекомендуется устанавливать малоподъеменые клапана на газовый трубопровод;
• на полноподъемные механизмы. В отличие от предыдущего вида срабатывание арматуры происходит резко, непосредственно при достижении критического уровня давления. Так же резко клапан и закрывается после нормализации учетного показателя.

Размеры и характеристики арматуры

При определении основных параметров предохранительного клапана требуется учитывать:

• диаметр (условный проход арматуры) и габаритные размеры;
• тип присоединения устройства (фланцевое или муфтовое);
• класс герметичности (ГОСТ 9544-2005);
• возможность настройки и ее диапазон (настройка является одним из важнейших параметров выбора и зависит от технических данных трубопровода);
• параметры контролируемого давления.

Основными видами ПСК являются устройства с диаметром 25 мм и 50 мм. Технические характеристики арматуры приведены в таблице.

Технические характеристики ПСК 25 и ПСК 50

После выбора клапанов проводится проверка срабатывания устройства и только после этого можно приобретать и устанавливать арматуру.

1 Процесс работы аварийного устройства

Многим пользователям закрытых систем отопления известен только один вариант предохранительной арматуры — пружинный клапан сброса давления воды, оснащённый фиксированной настройкой. Эти устройства применяются для установки на разных котлах, так как принадлежат к группе безопасного пользования отоплением вместе с манометрами и воздухоотводчиками.

Агрегаты, которые работают при помощи электроэнергии и газа дополняются предохранительными составляющими прямо с завода. Они находятся внутри корпуса и визуально не обнаруживаются. Следует разобраться в работе аварийного клапана сброса давления:

1. 1. При обычных условиях мембрана, которая крепится к штоку и поддерживается пружиной, плотно находится в седле, тщательно перекрывая отверстие.
2. 2. Перегревание теплоносителя приводит к увеличению его объёма и созданию в системе избыточного давления, которое частично компенсируется при помощи расширительного бака.
3. 3. Когда давление воды поднимается до момента срабатывания клапана (при 3 барах), под его действием пружина сжимается и этим даёт возможность мембране открыть проход. Автоматическое сбрасывание воды происходит до возвращения пружины и мембраны в своё обычное положение.
4. 4. Если возникает аварийная ситуация, владелец дома может самостоятельно сбросить избыточное давление. Для этого нужно повернуть рукоятку, находящуюся в верхней части изделия.

Не следует прочно соединять патрубок сбросного изделия с канализационной системой. По влажным местам определяется срабатывание клапана, если возникли проблемы в контуре (прекращение функционирования расширительного бака или циркуляционного насоса). Такая ситуация возможна при отключении электроэнергии. Бывает, что устройство даёт течь из-за засора между седлом и тарелкой.

Советы

Иногда отдельные элементы водонагревателя или вся система перестает работать должным образом. Это снижает безопасность конструкции и может привести к печальным последствиям. В этом случае нужно как можно раньше выяснить причину и место поломки и либо устранить ее самостоятельно, либо вызвать для этого специалиста. Чаще всего из строя выходят термостаты, нагревательные элементы и предохранительные клапаны. Причем проблема в работе одного из них может моментально отразиться на остальных. Никогда не стоит устанавливать элементы, которые не подходят по своим параметрам к параметрам бойлера или имеют разные способы соединения.

Неполадки не могут возникнуть сами по себе, у них существуют определенные причины.

Чаще всего они состоят в следующем.

• Несвоевременная замена поврежденных деталей. Например, обратный клапан должен меняться минимум раз в год. Он дешевый и не потребует больших затрат.
• Неправильный монтаж всей системы. Если врезка предохранителя в трубу выполнена с недостаточной гидроизоляцией или на слишком большом расстоянии от входа в бойлер, система не будет работать как следует.
• Перепады напряжения в электросети могут повлечь выход из строя нагревательных элементов системы.

• Наличие заводского брака или отсутствие профилактических осмотров. Для того чтобы правильно выбрать нагреватель и предохранители нужно очень внимательно изучать всю информацию при покупке. И даже самый качественный аппарат периодически необходимо проверять.
• Образование накипи или возникновение коррозии. Накипь и коррозия на обратном затворе могут послужить причиной утечки воды назад в трубопровод или «разъесть» различные соединения, нарушив их герметичность.

Самые основные неисправности можно подразделить на несколько видов. Чаще всего бройлер начинает течь. Это может быть как производственный дефект, так и приобретенная из-за коррозии трещина. Такой бак нельзя самостоятельно исправить, придется полностью заменять его. Вода, капающая с соединений труб говорит об их негерметичности. С предохранительного клапана вода, наоборот, должна иногда капать. Если он всегда сухой, то его следует заменить.

Второй распространенной неисправностью чаще всего выступает отсутствие нагрева. Почти всегда это связано с неисправностями нагревательного устройства или термостата. Иногда таким образом срабатывает аварийный отсекатель, когда бойлер постоянно включают на максимальную температуру.

Часто при работе бойлера могут нагреваться стены, периметр розетки и окружающее пространство. Самым опасным в этом случае является нагрев вилки или розетки. Причиной может служить плохой контакт или поломка ТЭНа. Если водонагреватель работает не на электричестве, а от газовой сети, то дымоход может забиться льдом, что закроет выход пару. В этом случае довольно просто прочистить его.

В случае если водонагреватель дает недостаточное количество теплой воды, нужно проверить не перепутаны ли патрубки входа и выхода. А если горячая вода поступает в кухонный кран практически без напора, при этом смеситель работает должным образом, необходимо проверить предохранительный клапан. Он может забиться ржавчиной или грязью, после его прочистки напор воды восстановится.

Качественный предохранительный клапан для бойлеров объемом не более 200 литров, установленный на стандартный бытовой нагреватель может прослужить не менее десяти лет. Необходимо регулярно очищать его от осадка и проверять работоспособность всей системы. Раз в три-четыре года его желательно демонтировать и промывать специальными химическими растворами, которые можно приобрести в хозяйственных магазинах.

При установке обязательно нужно следовать приведенным правилам и провести качественную проверку системы холодной водой под напором. Если есть какие-либо сомнения в собственных силах, лучше доверить такую ответственную работу профессионалам. Ведь от качественной работы зависит не только имущество, но и здоровье всех жильцов.

Подробнее смотрите в следующем видео.

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

• Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
• Достаточная пропускная способность при открытии.
• Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
• Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
• Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.