Клапан предохранительный рабочая среда вода

Основные типы предохранительных клапанов и их применение

При эксплуатации любой системы в трубопроводах из-за сбоя в работе может возникнуть высокое давление, которое способно привести к разрушению оборудования. Для защиты агрегатов в систему устанавливают предохранительный клапан, который, если в трубопроводах повысится давление выше номинального, производит сброс избытка рабочей среды, и в системе восстанавливается номинальное давление.

Принцип действия предохранительных клапанов

Защитное устройство от высокого давления устанавливается в трубопроводах и сосудах, находящихся под давлением. В зависимости от назначения конструкция предохранительных элементов может быть разным, но схема и принцип работы у всех одинакова.

При нормальной работе оборудования седло под действием пружинного механизма закрыто и не оказывает никакого воздействия на систему. Давление настройки клапана равно рабочему давлению в системе. Когда напор в трубопроводах превысит усилие пружинного элемента, закрывающего отверстие, то седло откроется и произойдет выброс проводимой среды. В результате давление упадет и седло опять закроется.

Схема предохранительного клапана

Рабочая среда может быть разной, вода, пар, газообразные фракции, смазочные и гидравлические масла и нефтепродукты. Поэтому и сброс излишек напора может производится в атмосферу, например, пар, воздух, вода, или обратно в сливную магистраль для агрессивных материалов.

Предохранительный клапан начинает приоткрываться для сброса давления при напоре на 3% ниже номинального. Сброс рабочей среды вначале небольшой, но если этого недостаточно и напор растет, то седло откроет доступ к сливу при показателях 110-115% от рабочего.

После того как напор упадет, седло перекроет доступ, и система продолжит работу в нормальном режиме.

Применение предохранительных устройств

Для обеспечения безопасной работы предохранительный фитинг является обязательным элементом любой системы, работающей под давлением.

В зависимости от назначения они могут устанавливаться в следующих местах:

1. Горячее водоснабжение и отопление. Предохранительный клапан для системы отопления устанавливается на трубопроводах после подающего насоса. Так как горячая вода агрессивна, сброс должен направляться в безопасное место, обычно в канализацию. При больших расходах количество агрегатов может доходить до 2 и больше.
2. Фитинг сантехнический для водопровода холодной воды устанавливается в трубопроводах водоснабжения питьевой водой. Сброс производится непосредственно на землю.

Фитинг сантехнический для водопровода

Гидросистема. В качестве рабочей жидкости используются гидравлические масла. Гидросистема служит для привода рабочих механизмов: гидромоторов, гидроцилиндров. Предохранительный фитинг устанавливается на трубах, или может быть в составе насоса или гидрораспределителя. Сброс масла производится в сливную магистраль.

Трубопроводы газоснабжения. Повышение напора в трубах может привести к аварийной ситуации – это отрыв пламени от горелок, накапливание излишка газа и взрыв в помещении. Поэтому арматура устанавливается сразу после регулятора напора, а сброс производится в атмосферу.

Система воздушная, компрессоры. Защитное устройство устанавливается в корпусе компрессора, сброс происходит в атмосферу.

Предохранительный фитинг компрессора

Виды защитных механизмов

В промышленности применяются различные конструкции защитных устройств труб, в зависимости от их места установки и проводимой среды. Это могут быть пружинные, рычажные, мембранные, двухпозиционные и другие виды применяемых предохранительных клапанов.

Рассмотрим подробнее их устройство и принцип работы.

Клапан предохранительный пружинный

Самый широко используемый предохранительный клапан, особенно для систем отопления. Основные его преимущества, простота конструкции и возможность легко отрегулировать на рабочее давление в системе. Различают следующие разновидности защитных пружинных механизмов:

• прямого действия – устройство срабатывает при непосредственном воздействии рабочей среды;
• непрямого действия – сброс повышенного напора производится внешним управлением, например, электрическим сигналом;
• двухпозиционные агрегаты – открытие фитинга происходит сразу резко на полный ход, после сброса напора фитинг резко закрывается, что может вызвать автоколебания седла и вибрацию механизма.

Двухпозиционный фитинг

Защитный механизм рычажного типа

Механизм данного фитинга состоит из рычага, соединенного с золотником, который закрывает отверстие выпуска. На рычаг подвешивается груз, и, в зависимости от веса груза и места крепления на рычаге, регулируется настройка механизма.

Груз фиксируется на рычаге от случайного смещения и изменения настройки. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость, поэтому применение таких механизмов производится в системах с большим диаметром труб, больше 50 мм.

Защитное устройство рычажного типа

Клапан предохранительный мембранный

Основным элементом такой конструкции является мембрана. Принцип работы состоит в том, что при возникновении аварийного напора в трубах мембрана разрывается и производится сброс рабочей среды. Мембранные устройства просты в изготовлении, герметичны и быстро срабатывают.

Важно! У них есть существенный недостаток, после каждого срабатывания мембрану надо менять на новую. Поэтому всегда рядом с таким устройством ставят и обычный фитинг.

В зависимости от конструкции, такие устройства могут быть с разрывной мембраной и с хлопающей мембраной:

1. Механизмы с разрывной мембраной применяют в системах с жидкими и газообразными рабочими средами. Форма мембраны плоская или куполообразная, при резком изменении давления выше рабочего устройство срабатывает, и мембрана разрушается.
2. Механизмы с хлопающей мембраной используются чаще всего в системах с газообразной рабочей средой. Мембрана изготавливается из каучукообразной ткани и предохраняет трубы как от повышения, так и опасного снижения давления. Для этого сверху и снизу мембраны расположены ножи. При изменении давления мембрана выгибается, и когда, при резком перепаде в системе, касается ножей, то происходит разрез оболочки. При этом в зависимости от величины напора происходит или сброс, или пополнение от дополнительной емкости.

Предохранительное мембранное устройство

Установка и монтаж

Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых и водяных трубопроводов, при установке защитных агрегатов, рекомендуется соблюдать следующие требования:

1. На трубах, подходящих к защитному механизму, и трубопроводах сброса напора нельзя устанавливать запорную арматуру и фильтра.
2. Ось пружинного фитинга должна устанавливаться вертикально. К агрегату должен быть обеспечен свободный доступ для замены и регулировки.
3. Рычаг защитного механизма рычажного типа при установке должен располагаться горизонтально.
4. Перед фитингом для контроля напора необходимо установить манометр.

Установка манометра на трубопровод

В зависимости от рабочей среды отводящая труба может быть направлена: в атмосферу для пара и газообразных неагрессивных сред. Для горячей воды слив должен быть направлен в специальную емкость, или обратно в систему. Если в трубах агрессивная среда, то сброс должен сливаться только в закрытый резервуар.

Длина трубы от оборудования до установки защитного агрегата должна быть минимальной. На этом участке не допускается подключение ответвлений для отбора рабочей среды.

Предохранительный клапан для системы отопления может устанавливаться в нескольких местах на трубопроводе, при этом расход рабочей среды через трубопровод должен быть на 1,25 раз больше, чем суммарный расход устанавливаемых устройств. Установка оборудования в котельной

*

Перед сдачей системы в эксплуатацию обязательно проверяют правильность настройки предохранительного клапана, а также его способность возврата в начальное положение и обеспечения герметичности.

Эксплуатация

Долговечность работы защитных механизмов зависит от соблюдения всех условий технической эксплуатации. При работе защитного агрегата из-за износа основных частей могут возникать следующие дефекты:

1. Негерметичность седла. Дефект может возникнуть в результате попадания металлической стружки и наличие рисок на седле. Дефект устраняется притиркой седла или его заменой на аналогичный фитинг.
2. Заниженное давление открытия устройства вследствие потери пружиной клапана своих упругих свойств или разрегулировка настройки. Для устранения отказа надо заменить пружину или сам фитинг, настроить давление, проверить в работе и поставить пломбу.
3. Если необходимо произвести замену агрегата для ремонта, то на его место нельзя временно ставить заглушку или вентиль. Необходимо, для безопасности объекта, предварительно произвести подбор клапана с точно такими же характеристиками, и только его устанавливать вместо снятого.
4. Если возникает пульсация при работе, быстрое открытие и закрытие затвора устройства, то такой дефект может вызывать нежелательную вибрацию трубопроводов, что может привести к их деформированию. Причиной может быть несоответствие размеров сечений основного трубопровода и трубопровода, подключенного к агрегату. Для устранения дефекта надо при монтаже устанавливать трубы одинакового сечения.

Источник

Предохранительный клапан в системе водоснабжения и другие виды сантехнической арматуры

Обвязка бойлера включает предохранительный клапан

Для чего нужен предохранительный клапан в водоснабжении? Как устроен этот клапан? Какие еще виды арматуры применяются в системах водоснабжения и отопления? Давайте разбираться.

Устройство и разновидности

Типичный клапан имеет два патрубка — для подключения к водопроводу и дренажный. При этом дренажный патрубок может быть гладким или снабжаться резьбой.

В корпусе находится пружина с герметично перекрывающим седло нормально закрытым (то есть в отсутствие внешних воздействий находящимся в закрытом положении) клапаном. Вода давит на клапан со стороны седла.

При определенном уровне давления клапан открывается и остается открытым до момента, пока оно не упадет ниже порогового значения. Вода все это время сливается через дренажный патрубок.

Внешний вид и устройство клапана

Любопытно: большая часть недорогих клапанов не позволяет изменить заводскую настойку и срабатывает при заданном производителем давлении 1,5 — 7 кгс/см2. При этом они могут быть открыты вручную. Однако существуют и регулируемые устройства, позволяющие задать давление срабатывания в диапазоне 1-16 атмосфер.

Регулируемый клапан размером 1/2 дюйма

Что еще полезно знать об этом виде арматуры?

• Разница между клапанами одного типа (регулируемыми и нерегулируемыми) сводится в основном к различиям в диаметре и типе (наружная или внутренняя) резьбы для присоединения к трубопроводу;
• Типичная цена нерегулируемого устройства размером ДУ15 — 300-400 рублей, регулируемого — на 50-80% дороже;
• Некоторые производители предлагают модели с встроенным манометром, позволяющим визуально контролировать текущее давление в трубопроводе.

Особый случай

Так называемая группа безопасности для бойлера представляет собой два разных клапана, смонтированные в одном корпусе — предохранительный и обратный. Это устройство легко узнать по двум резьбам для присоединения к водопроводу и по стрелке на корпусе, указывающей направление протока воды.

На фото — группа безопасности для накопительного водонагревателя

Функции

Предохранительные клапаны для систем водоснабжения и отопления предотвращают рост давления выше уровня их срабатывания и защищают от повреждений трубопроводы, фитинги и прочую арматуру.

Стоит уточнить: они не применяются в системах ХВС, централизованного ГВС с подачей воды из теплотрасс и центрального отопления. Члены клуба — ГВС с приготовлением воды в накопительном водонагревателе (электрическом бойлере или косвеннике) и автономное отопление.

Контур ГВС с накопительным водонагревателем косвенного нагрева

Накопительный водонагреватель любого типа должен снабжаться обратным клапаном на входе.

Да просто потому, что без этого клапана вода выльется из бойлера при отключении и сбросе магистрального водопровода. Видите ли, его входной патрубок открывается в бак чуть выше уровня дна: такое устройство позволяет добиться расслоения воды по температуре.

Схема устройства электробойлера

Заметьте: помимо финансовых затрат, сброс воды из бака будет означать высокую вероятность выхода из стоят ТЭНов электрического бойлера.

А теперь представьте себе, что произойдет после заполнения и включения бойлера, отделенного от водопровода ХВС обратным клапаном.

• Температура воды начнет расти;
• По мере нагрева ее объем в полном соответствии с законами физики станет увеличиваться;

Рост объема при нагреве воды

• Рост объема почти несжимаемой жидкости в замкнутом пространстве бака вызовет стремительное увеличения давления.

Тут-то и приходит на помощь установленный на водоснабжение клапан предохранительный: он сбросит избыток воды в дренаж и тем самым снизит уровень давления.

Отопление

На отоплении наш герой входит в группу безопасности котла и выполняет ту же функцию, что и на ГВС: сбрасывает часть теплоносителя при опасном росте давления.

Клапан работает в паре с мембранным расширительным бачком и дублирует его функции: в штатном режиме избыток теплоносителя вмещает за счет сжатия воздуха, отделенного от воды эластичной мембраной, расширительный бак. Если давление продолжает расти вследствие неправильного расчета объема бачка или перегрева теплоносителя — срабатывает клапан.

Обвязка котла на твердом топливе

Кстати: установка расширительного бака практикуется и с бойлерами значительного объема. Она ощутимо сокращает расходы на водоснабжение: без расширительного бачка при каждом нагреве воды в 300-литровом косвеннике с 10 до 70-ти градусов по шкале Цельсия в дренаж будет сливаться 6 с небольшим литров горячей воды.

Бачок в обвязке косвенника

Монтаж

Есть ли какие-то тонкости у установки предохранительного клапана своими руками?

• На ГВС он монтируется перед входным патрубком бойлера и после обратного клапана (разумеется, если клапаны не объединены общим корпусом);

Клапан на входе бойлера

• На отоплении включающая предохранительный клапан группа безопасности стоит на минимальном расстоянии от выходного патрубка котла — там, где в первую очередь начинает расти давление при перегреве теплоносителя;

Группа безопасности смонтирована на минимальном расстоянии от выходного патрубка котла

Однако: большинство ТЭНовых электрических и настенных газовых котлов комплектуются собственной группой безопасности, находящейся внутри корпуса.

Предохранительный клапан в корпусе газового котла

• Для герметизации резьбы на подключении к водопроводу можно использовать любую термостойкую подмотку — лен с краской или герметиком, ленту ФУМ или полиэстеровую нить с силиконом (к примеру, Тангит Унилок);

Материалы для подмотки трубных резьб

• Дренажный патрубок направляется в отвод внутренней канализации или любой подключенный к ней сантехнический прибор. При необходимости дренаж наращивается трубкой.

Дренаж соединяется с канализацией или направляется в ближайший сантехприбор

Обслуживание

Единственный тип обслуживания, необходимый нашему герою — периодическая (ежемесячная) проверка работоспособности. Дело в том, что клапан может слипнуться с седлом, что увеличит давление срабатывания. Инструкция по проверке предельно проста: достаточно на пару секунд открыть клапан принудительно.

Кто еще

Давайте познакомимся с еще несколькими разновидностями наиболее востребованной сантехнической арматуры.

Название и фото	Описание и функции
Перекрывает воду шаровым затвором при повороте штока. Имеет только два рабочих положения — «полностью открыт» и «полностью закрыт». На голову превосходит своих предшественников — пробковые краны и винтовые вентиля — по отказоустойчивости.
Регулировочный клапан (дроссель)	Дроссель, он же — балансировочный вентиль для водоснабжения и отопления, позволяет ограничить пропускную способность трубопровода для выравнивания температуры отопительных контуров или расхода воды на ветках водопровода. Конструктивно напоминает винтовой вентиль, но с игольчатым клапаном и износостойким уплотнением штока.
	Механический или электронный термостат управляет положением затвора регулировочного клапана в зависимости от температуры рабочей среды или воздуха в помещении. Затвор приходит в движении при изменении объема рабочего тела термостата (жидкости или твердого материала с высоким коэффициентом термического расширения) или при запуске сервомотора.
	Механическое устройство для понижения давления воды до нормативных значений (1,5-4,5 кгс/см2). Наиболее распространенные поршневые редукторы работают за счет разницы в площади (и, соответственно, в усилии воздействия на них рабочей среды) перекрывающего воду клапана и расположенного после него по току воды поршня.
	Гребенка с несколькими отводами для параллельного подключения отопительных или сантехнических приборов. Так называемая коллекторная разводка позволяет независимо друг от друга настраивать расход теплоносителя через несколько отопительных контуров. Кроме того, она выравнивает напор на сантехнических приборах при расходе воды через водоразборную арматуру одного из них.
	Осуществляет грубую фильтрацию воды, задерживая крупные взвеси на нержавеющей сетке. Фильтрация особенно важна, если вы пользуетесь сантехникой с керамическими затворами: керамика скалывается при попытке закрыть заклиненный песком картридж в однорычажном смесителе или кранбуксу.
	Уже знакомое нам устройство представляет собой стальной бак с разделяющей его на водяной и воздушный отсеки эластичной грушевидной мембраной. Бачок вмещает избыток расширяющейся воды при ее нагреве в замкнутом контуре.
	Брат-близнец расширительного бачка, предназначенный для холодной воды. Используется в качестве резервной емкости и для стабилизации давления при работе насоса.
	Ограничивает движение воды или теплоносителя одним направлением. Наиболее распространенные пружинные клапаны перекрывают воду латунным или пластиковым затвором с возвратной пружиной.
	Отводит из циркуляционных систем ГВС и систем отопления воздушные пробки и образующийся при перегреве котла пар. Монтируется в верхних точках контура или после циркуляционного насоса. Работает за счет изменения уровня жидкости в рабочей камере: клапан открывается и закрывается поплавком.

Заключение

Разумеется, наш миниатюрный обзор арматуры не претендует на полноту: мы описали лишь некоторые из наиболее востребованных видов арматуры. Узнать больше о том, зачем нужно ставить предохранительный клапан на водоснабжение, вам поможет видео в этой статье. Успехов!

Источник