Устройство и регулировка предохранительного клапана



Устройство и регулировка рычажно-грузовых предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны предназначены для автоматического отведения повышенного давления из трубопроводной системы, котлов, резервуаров, емкостей и другого оборудования. Подразделяют клапаны на два вида:
• рычажно-грузовые;
• пружинные.

Конструкция и устройство рычажно-грузового предохранительного клапана

Основные конструкционные элементы рычажно-грузового предохранительного клапана:
• корпус с двумя фланцами (диаметром от Ду 50 и выше), на котором указывается направление движения рабочей среды под углом, допустимое давление и диаметр проходного отверстия. Основными материалами, используемыми в изготовлении корпусов, являются сталь и чугун. Стальные клапаны предназначены на давление до 2,5 МПа, а чугунные – до 1,6 МПа;
• входной и выходной патрубки;
• седло;
• крышка, прикрепленная к корпусу с помощью болтов.

Внутри корпуса предохранительного клапана располагается клапан, тарелка которого при помощи направляющих входит внутрь подводящего патрубка и плотно соприкасается с седлом. К тарелке клапана (затвору) с помощью шплинта прикрепляют шток. После чего конструкция из затвора и прикрепленного к нему штока вводится в корпус, который закрывается крышкой. Между крышкой клапана и штоком тарелки сальниковое уплотнение отсутствует. Таким образом, устройство не обеспечивает полную герметичность, поэтому его запрещено использовать в системах, транспортирующих огне- и взрывоопасные рабочие среды, а также в передвижных сосудах.

На крышке корпуса находятся стойки с винтами для фиксации удерживающего штока и направляющая в виде дуги, исключающая чрезмерный подъем рычага при открытии клапана. Установку самого рычага производят таким образом, чтобы выемка на рычаге встала на выемку треугольника штока. Затем в вырезы в стойках на крышке вставляют горизонтальный шток, который фиксируют винтами с контргайками, чтобы исключить перемещение штока в ту или иную сторону. При монтаже предохранительного клапана на трубопровод, котел, емкость или резервуар, фланец на подводящем патрубке крепят к трубопроводу. На подающем трубопроводе, подводящем рабочую среду к клапану, не допускается установка запорной арматуры. Отводящий патрубок должен быть отведен на такое расстояние, чтобы исключить попадание рабочей среды (горячей или перегретой воды, пара и т.д.) на находящийся вблизи обслуживающий персонал.

Принцип действия и настройка рычажно-грузового предохранительного клапана

Рычаг – это основной элемент данных клапанов, на который навешивают груз (утяжелитель) и фиксируют с помощью стопорного винта. От положения утяжелителя зависит открытие устройства: чем дальше расположен груз на рычаге и чем больше его вес, тем большее давление понадобиться для срабатывания устройства. Итак, в предохранительных рычажно-грузовых клапанах сила утяжелителя, поступающая от рычага на шток, противодействует давлению рабочей среды, создающей усилие на золотник.

Настройку клапана производят двумя способами:
• количественной регулировкой. Масса утяжелителя обеспечивает прижатие штока к золотнику, необходимое количество грузов определяют исходя из уровня давления, при определенном значении которого происходит срабатывание клапана.
• перемещением утяжелителей по рычагу. Чем дальше от корпуса клапана расположен груз на рычаге, тем большее давление потребуется для срабатывания предохранительного оборудования. С помощью данного способа производят более точную регулировку клапана.

По завершении настройки и фиксации утяжелителя на устройство надевают защитный кожух и пломбируют его с целью предотвращения несанкционированной перенастройки.

Источник

Эксплуатация и регулирование предохранительных клапанов

Главная / Автоматика котлов

Время на чтение: 6 мин

Предохранительный клапан для котла предупреждает аварийную опасность. Это происходит, когда происходит перегрев воды и растёт давление, в результате чего разрывается магистраль или обшивка теплогенератора. Поэтому следует знать как правильно выбрать, установить и настроить этот важный элемент котла.

• 1 Устройство и принцип действия клапана
• 2 Виды предохранительных клапанов
• 3 Как выбрать надежный клапан
• 4 Место установки предохранительных клапанов
• 5 Настройка предохранительных клапанов
• 6 Акт настройки

Назначение предохранительного клапана в системе отопления

Регулируемый пружинный предохранительный клапан. Наиболее часто используется в системах индивидуального отопления.
Повышение температуры теплоносителя в водяном контуре отопления приводит к повышению давления, оказываемого на стенки системы. Особенно критичными являются температуры свыше 90-95°C, когда вода начинает вскипать, выделяя пар. Давление в системе возрастает в геометрической прогрессии. Если современны трубы и радиаторы рассчитаны, как правило, на давление 6-9 бар и более, то наиболее уязвимой точкой системы являются теплообменники котлов, которые у современных моделей выдерживают давление до 3 бар, а у более старых и вовсе – 2 бар.

Впоследствии может произойти не просто протечка теплообменника, но и короткое замыкание, серьезный потоп вследствие протечки больших объемов теплоносителя.

Предохранительный клапан обеспечивает автоматический выпуск пара или теплоносителя, освобождая в системе место для расширения вследствие нагревания, что не позволяет давлению внутри водяного контура достигнуть критических значений. После сброса давления, клапан также автоматически закрывается. Врезается клапан в трубопровод возле самого котла, часто вместе с ним также устанавливают манометр и автоматический воздухоотводчик, вместе этот комплекс называют группой безопасности.

Принцип предотвращения критических показателей давления в отопительной системе за счет предохранительного клапана.

Если современные модели газовых и электрических котлов благодаря продвинутой автоматике способны не допустить перегрева, как минимум просто своевременно выключая горелки, то для твердотопливных котлов установка предохранительного клапана является обязательной. Даже после закрытия заслонки, теплообменник в твердотопливном котле продолжает еще какое-то время получать тепло. Именно по причине инерционности теплогенератора может произойти серьезный перегрев.

Также обязательным сбросной клапан является и для паровых котлов (используемых, как правило, в промышленных целях). Однако мы рекомендуем врезать предохранительный клапан в систему отопления с любым котлом, в том числе и газовым, устанавливая клапан в составе группы безопасности.

Обратите внимание, что при больших объемах отопительной системы (например, рассчитанной на отопление дома свыше 500-600 м2) на каждом котле рекомендуется устанавливать по 2 предохранительных клапана – рабочий и контрольный.

Особенности трехходовых аварийных клапанов

Отдельно стоит поговорить о не столь известном потребителям устройстве — трехходовом клапане с ручным или электрическим переключателем. Он применяется в отопительных системах с низкотемпературными контурами.

Конструкция предохранителей оснащается тремя отверстиями, одно из которых входное, два – выходные. Потоки среды контролирует заслонка, сделанная в виде шара либо штока. Движущаяся жидкость перераспределяется вращениями.

Представим ситуацию: в доме реализована схема отопления с системой обычных радиаторов и теплого пола. Технические требования для функционирования второго варианта предусматривают не слишком высокие температуры теплоносителя.

Котел нагревает воду в одинаковом температурном режиме для всех систем. В подобных условиях появляется необходимость в перераспределяющем устройстве, с задачами которого отлично справляется трехходовой клапан.

Он отвечает за следующие функции:

• разграничение областей;
• распределение плотности потока по зонам;
• содействие смешиванию теплоносителя из магистральных разветвлений подачи/обратки для отправления в трубопровод теплого пола более холодной воды, нежели в радиаторы.

Устройство и принцип работы в зависимости от вида

Рычажно-грузовой

Рычажные предохранительные клапаны применяются исключительно в промышленных системах, рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубопровода свыше 200 мм.

Навешенный на рычаг груз, оказывает давление на шток. При превышении силы, которую оказывает давление в системе с одной стороны, над силой, которую оказывает груз с другой стороны, шток открывается, выпуская теплоноситель или пар. Как только силы давления внутри системы становится недостаточно (оно не достигает критической отметки), шток под весом груза на рычаге перекрывает систему.

Рычажно-грузовой сбросной клапан в разрезе.

Таким образом, критическое давление, при котором необходимо произвести сброс, регулируется длинной рычага и весом на нем.

Пружинный

Более современным и более дешевым является пружинный предохранительный клапан. Он не уступает по эффективности рычажно-грузовому, надежен и имеет компактные габариты, поэтому широко используется в системах индивидуального отопления частных домов.

Работает пружинный сбросной клапан по такому же принципу, только вместо груза на шток воздействует пружина:

• со внутренней стороны на затвор устройства оказывает давление поток воды или пар;
• с другой стороны золотник, прижатый штоком, на который воздействует пружина;
• давление в системе превышает прижимную силу пружины, шток золотника поднимается вверх, происходит разгерметизация;
• теплоноситель или пар выходит через выпускной патрубок;
• давление внутри системы снижается и становится ниже прижимной силы пружины, которая снова перекрывает затвор, возвращая механизм в исходное положение.

Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления.
Существуют как рассчитанные на конкретное давление (например, 3, 6 или 8 бар), так и регулируемые клапаны, критическое давление для сброса в которых устанавливается при монтаже. Также они могут быть открытыми или закрытыми. Первые сбрасывают воду или пар во внешнюю среду, закрытые клапаны – в подключенный к ним трубопровод.

Клапаны теплового сброса

Пружинные предохранительные клапаны также несовершенны. Помимо того, что работают они исключительно в закрытых системах (т.к. кипение теплоносителя в системе с открытым расширительным баком может происходить без повышения давления), пружинные механизмы срабатывают, когда температура теплоносителя уже превысила существенную отметку – свыше 95-100°C.

Наиболее эффективным, но крайне дорогостоящим является клапан теплового сброса, реагирующий на повышение температуры теплоносителя, а не давления в системе. Принцип работы заключается во все той же мембране, которая контролируется пружиной, но приводится в действие он не напором потока воды, а термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагревании от теплоносителя.

Советы по выбору оптимальной модели

Перед тем как остановиться на конкретном предохранительном оборудовании, нужно обязательно подробно ознакомиться с техническими характеристиками котельной установки.

Не стоит пренебрегать изучением инструкций производителя, в которых указываются все предельные значения.

Решающую роль в выборе устройства для отопления имеют несколько критериев:

1. Производительность котла.
2. Максимально допустимое давление среды для тепловой мощности нагревательного оборудования.
3. Диаметр предохранительного клапана.

Следует проверить, чтобы регулятор давления в устройстве имел диапазон, в пределы которого входят параметры того или иного котла. Давление срабатывания должно быть на 25-30% больше рабочего показателя, требуемого для стабильной работы системы.

Диаметр предохранительного клапана не может быть меньше разъема подводящего патрубка. Иначе постоянное гидравлическое сопротивление не даст предохранителю в полной мере выполнять непосредственные задачи.

Оптимальный материал изготовления оборудования – латунь. Она обладает малым коэффициентом температурного расширения, при котором исключено разрушение корпуса от воздействий сильного давления.

Регулирующий блок производят из термостойких пластиковых материалов, сохраняющих нужную жесткость даже при контакте с кипящей жидкостью.

Критерии выбора предохранительного сбросного клапана

Механизм прижима

Рычажно-грузовые предохранительные клапаны рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубы не менее 200 мм, поэтому используются в промышленных отопительных системах.

Для индивидуального отопления частного дома лучше приобрести устройство с пружинным механизмом, это стандартный, надежный и часто используемый вид сбросного клапана.

Если бюджет не ограничен, рекомендуем приобрести более эффективный клапан теплового сброса, который предотвратит проблему еще до серьезного повышения давления в системе отопления.

Высота подъема

Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:

Малоподъемная модель ПС-350.
Малоподъемные. Высота затвора в малоподъемных клапанах не превышает 1/20 диаметра седла. Имеют относительно низкую пропускную способность и простую конструкцию. Применяются в магистралях с жидким теплоносителем. Как правило, малоподъемной предохранительной арматуры достаточно для системы отопления с водяным контуром мощностью до 40-43 кВт. Для предотвращения аварии в таких системах необходимо сбросить небольшой объем теплоносителя.

Полноподъемные. Высота затвора в полноподьемных клапанах больше или равна диаметру седла. Как правило, это рычажно-грузовые механизмы, более дорогие и сложные по конструкции. Полноподъемные клапаны имеют высокую пропускную способность, могут быть установлены на магистрали, в которых циркулируют газы, пар или сжатый воздух.

Полноподъемная модель PN 16.

Скорость срабатывания механизма

По скорости срабатывания предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.

В отопительных системах частного дома лучше использовать пропорциональные клапаны, опять таки, их достаточно для большинства систем. Затворная крышка таких устройств открывается постепенно, пропорционально возрастанию давления в магистрали, соответственно и объем сбрасываемого теплоносителя возрастает пропорционально. В таких клапанах отсутствуют автоколебания, они поддерживают корректный уровень давления и стоят дешевле.

Двухпозиционная предохранительная арматура отличается моментальным подрывом и полным открытием клапана. Такой механизм позволяет быстро сбросить большие объемы теплоносителя, однако создает риск гидроудара: из-за быстрого сброса большого количества жидкого теплоносителя, в магистрали существенно снижается давление, после чего клапан резко закрывается. Поэтому двухпозиционную предохранительную арматуру рекомендуют устанавливать на магистрали со сжимаемой средой (воздух, газ, пар).

Диаметр

Диаметр предохранительного клапана сброса давления в системе отопления не должен быть меньше разъема подводящего патрубка. В противном случае, работе механизма будет мешать постоянное гидравлическое давление.

Производитель

Поскольку предохранительные клапаны имеют довольно простую конструкцию, а современные модели в большинстве случаев изготавливаются из латуни по одинаковой технологии, критических различий между арматурой различных производителей нет.

Отличие некоторых в более качественной обработке, проведении проверок и испытаний устройств и гарантии длительного срока службы без протеканий – от 15 лет. Существуют производители, предохранительную арматуру которых мы можем рекомендовать прежде всего: VALTEC, WATTS, Protherm.

Требования к установке клапанов

Клапан должен срабатывать, если объем бачка превышен

Устройство удаления чрезмерного водяного давления устанавливают с учетом расширительного бака в системе обогрева. Предохраняющий клапан срабатывает после исчерпывания объема мембранного бака. Механизм ставят на трубопровод, подсоединенный к патрубку котла. Приблизительное расстояние — 20 – 30 см.

При этом непременно требуется выполнять такие условия:

• В случае монтажа клапана отдельно от группы безопасности, прежде требуется вмонтировать манометр с целью контроля давления.
• Между клапаном и агрегатом для обогрева нельзя устанавливать задвижки, краны, насосы.
• К клапану (выходному патрубку) присоединяют трубу для слива переизбытка теплоносителя.
• Защитный механизм рекомендуется устанавливать в наивысшей точке системы циркуляции теплового носителя.
• Устройство защиты требуется менять после семи-восьми срабатываний из-за потери герметичности.

Предохранительный сбросной клапан системы отопления — важный элемент автономного отопления закрытого типа, совершенно независимо от вида котла. Даже если последний включает собственную группу безопасности, специалисты рекомендуют на самом контуре установить еще один.

Установка устройства в систему

Схематическое изображение обвязки котла с использованием предохранительного клапана сброса давления.
В некоторых котлах, как правило, настенных, уже имеется установленная производителем аварийная арматура. Если ее нет, врезается предохранительный клапан на магистрали подачи котла с соблюдением всех нижеописанных требований:

• место расположения на подающем трубопроводе – 200-300 мм от котла;
• в системах с естественной циркуляцией аварийная арматура устанавливается в самой верхней точке;
• резьбу арматуры для герметичности важно уплотнить паклей или силиконом (но не ФУМ-лентой, которая не способна без деформации выдержать температуры свыше 70-80 градусов);
• сам клапан должен располагаться вертикально (пластиковой ручкой вверх), чтобы под золотником сохранялась воздушная прослойка, при такой установке механизм имеет наибольший срок службы;
• перед самым клапаном желательно установить манометр (в случае, если он не находится в составе группы безопасности);
• на магистрали между теплообменником котла и сбросной арматурой не должно быть обратных клапанов, задвижек или кранов;
• чтобы при подрыве клапана теплоноситель не капал на пол, необходимо надеть на клапан сливную трубку, ведущую в канализацию или обратку;
• при отводе в канализацию важно выполнить соединение, предполагающее разрыв струи (например, через воронку и гидрозатвор). Так, система будет работать даже при засорении дренажного трубопровода, избавит помещение котельной от запахов теплоносителя.

Также мы рекомендуем установить после подрывного клапана отсечные краны. Все дело в том, что после 5-8 срабатываний, пружина клапана часто работает некорректно и механизм требует замены (благо стоимость арматуры невысокая). Однако произвести снять клапан и произвести замену можно лишь спустив теплоноситель и снизив давление в системе до атмосферного. Обойтись спуском теплоносителя только с котла, а не со всей системы помогут вышеупомянутые отсечные краны.

Как выбрать умягчитель воды для газового котла и продлить его срок службы

Регулировка механизма для правильной работы

Настройка предохранительного клапана производится после завершения монтажных работ и полноценной промывки системы. Пружинные устройства можно отрегулировать посредством вращения регулирующей рукоятки (пластикового цветного колпачка), вращение сжимает или разжимает пружину, оказывающую давление на золотник. В рычажно-грузовых это производится посредством навешивания груза на рычаг.

Необходимо задать давление настройки, полного открытия и закрытия:

1. Давление настройки нужно выставить чуть выше, чем максимальное рабочее давление котлоагрегата.
2. Давление полного открытия не должно превышать максимально допустимые нормы наиболее уязвимого элемента системы, обычно это теплообменник котла, рассчитанный на 3 или 2 бар, а в некоторых российских моделях и вовсе на 1,5 бар.
3. Давление закрытия клапана необходимо выставить чуть выше минимально допустимого для работы системы.

Проверку исправности аварийной арматуры рекомендуется проводить не реже 1 раза в 6 месяцев.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроен и из чего состоит предохранительный клапан:

Аварийный клапан в составе группы безопасности:

Подробнее о выборе и установке оптимального предохранительного клапана:

Предохранительный клапан – простое и надежное оборудование, которое позволит обезопасить жилье от непредвиденных аварийных ситуаций, случающихся в отопительных системах. Для этого достаточно выбрать качественный прибор с подходящими параметрами, а затем выполнить его грамотную настройку и монтаж.

Выбираете для своей системы отопления подходящий вариант предохранительного клапана? Может у вас остались вопросы, ответы на которые вы не нашли в изложенном выше материале? Задавайте их нашим экспертам, оставив комментарий под статьей.

А может вы хотите дополнить материал интересными фактами и полезными рекомендациями? Или поделиться опытом собственноручной установки клапана в систему? Пишите свое мнение о необходимости такого защитного приспособления, делитесь советами по выбору, исходя из личного опыта.

Предлагаю сначала разобраться: что такое предохранительный клапан, для чего он нужен и зачем его вообще подбирать? Может, стоит взять самый красивый и установить его?

Предохранительный клапан (определение ГОСТ Р 52720) – это такая трубопроводная арматура, которая защищает (собственно, поэтому он и предохранительный) оборудование, если там вдруг повысится давление (оно, повышенное давление, нам совершенно ни к чему). Делает он это, открывшись в нужный момент (собственно, поэтому он и клапан) и выпустив то самое «ненужное» давление, а после этого сам в нужный момент закроется (давление закрытия). Как же это происходит? Тут нет никакой магии. В клапане есть пружина, которая при нормальном ходе работы (давление перед клапаном рабочее) своей силой закрывает проход (золотник плотно прижат к седлу), и ничего никуда не сбрасывается. Но если вдруг давление начинает расти, у пружинки уже не хватает сил, чтобы удержать его, и клапан открывается (давление начала открытия), давление сбрасывается.

Что делать, если через сбросной клапан капает вода

Характер проблемы зависит от того, капает вода с предохранительного клапана или протекает ручьем.

Если теплоноситель капает, это свидетельствует о нормальной работе аварийной арматуры, но отопительная система при этом работает на пределе, поскольку температура в теплоносителя в ней повышена, давление превышает нормы. Проверить являются ли капли естественной работой механизма просто – достаточно снизить рабочую температуру, дав теплоносителю остыть. Если отвод воды прекратиться, значит все в порядке, необходимо лишь не допускать дальнейшего повторного перегрева.

Засорившийся вследствие загрязненного теплоносителя механизм. Частицы песка и грязи препятствуют полноценному закрытию штока, что является причиной протекания.

Если же капли не прекратились или теплоноситель сбрасывается в большом количестве, ручьем, это свидетельствует о неисправности предохранительного клапана: износилась пружина, резиновый или силиконовый уплотнитель, засорился штуцер, вследствие чего он неплотно прилегает. Разбирать механизм самостоятельно не рекомендуется, в таком случае необходимо заменить сбросной клапан (цена вопроса 400-900 руб).

Стоимость

Цена механизма зависит от его вида, характеристик, материалов и качества изготовления, качества обработки и наценки производителя.

ИнструкцииОборудование для котельнойПредохранительная арматура

Источник