2. Предохранительная арматура, её назначение, возможные неисправности.

Назначение предохранительной арматуры полностью соответствует ее названию -. Обеспечивая автоматическую защиту, предохранять трубопроводы и оборудование от недопустимого превышения давления ЕСЛИ в Силу каких-то причин (. Технических неисправностей, ошибок персонала, воздействия внешних факторов и др) Значение давления превысило допустимый уровень, избыток рабочей среды оперативно (срабатывание предохранительного клапана происходит в течение десятых долей секунды) сбрасывается из системы. Например, из магистрального газопровода газ стравливается в атмосферу. А на химических производствах вызвавший повышение давления в технологической системе избыток токсических химических веществ, попадание которых во внешнюю среду категорически недопустимо, эвакуируют в закрытую систему с более низким давлением.

Наглядным примером такой арматуры может служить предохранительная арматура котла. В случае превышения предельного значения давления в барабане парового котла происходит срабатывание предохранительного клапана. Он приоткрывается, избыток пара через систему трубопроводов для отвода рабочей среды стравливается в атмосферу, и его давление в системе возвращается в границы допустимых значений.

Разновидности предохранительной арматуры представлены широким спектром конструкций предохранительных клапанов, импульсно-предохранительными устройствами (ИПУ), мембранно-разрывными устройствами (МРУ), мембранно-предохранительными устройствами (МПУ).

Предохранительные клапаны

Разнообразие конструкций предохранительных клапанов имеет множество проявлений.

По высоте подъёма запирающего элемента затвора, величина которого равна отношению хода запирающего элемента к наименьшему диаметру седла, различают мало-, средне- и полноподъемные предохранительные клапаны.

Принципиальным в конструкции предохранительных клапанов является различие по виду нагрузки на запирающий элемент. В зависимости от того, какая сила противодействует силе давления на него со СТОРОНЫ рабочей Среды, различают грузовые, пружинные, рычажно-грузовые, рычажно-пружинные, магнито-пружинные и клапаны с газовой камерой.

В грузовом клапане - это сила тяжести груза, в пружинном - сила упругости пружины. В рычажно-грузовом клапане груз закреплен на рычаге; в рычажно-пружинном - рычажный механизм передает усилие пружины.

В предохранительном клапане с газовой камерой воздействию рабочей среды на запирающий элемент противодействует усилие, создаваемое давлением сжатого газа и передающееся на запирающий элемент посредством мембраны, поршня или сильфона.

В магнито-пружинном клапане механическое усилие пружины, прижимающей золотник к седлу, усиливается действием электромагнитного поля. - В положении «закрыто» включается создающий это поле электромагнит. Таким образом, удаётся увеличить герметичность затвора Как только Давление в системе достигает уровня срабатывания предохранительного клапана, электромагнит отключается, и давление пружины на золотник ослабевает. Впрочем, электромагнит может обеспечивать не только дополнительное прижатие, но и увеличивать усилие открытия.

По характеру подъёма замыкающего органа предохранительные клапаны разделяют на пропорциональные и двухпозиционные. Собирается пропорциональных клапанов запирающий элемент открывается строго пропорционально увеличению давления рабочей Среды. Собирается двухпозиционных он преодолевает весь свой ​​конструктивно Ограниченный ход или, по крайней мере, большую его часть, одним скачком, минуя дискретные значения.

По способу выпуска избыточной среды предохранительные клапаны можно разделить на открытые и закрытые. Через открытые клапаны рабочая среда уходит в окружающую среду. Если это недопустимо, например, из экологических соображений, используют закрытые предохранительные клапаны, выпускающие рабочую среду в закрытую систему с меньшим давлением.

Предохранительные клапаны могут объединяться в предохранительное устройство, носящее название «блок предохранительных клапанов». Оно состоит из двух предохранительных клапанов и переключателя в виде трехходовой арматуры, обеспечивающей постоянное соединение защищаемого оборудования с одним из клапанов.

Импульсно-предохранительные устройства (ИПУ)

Важный сегмент предохранительной арматуры формируют импульсно-предохранительные устройства (ИПУ) -. Совокупность взаимодействующих Между собой главного и импульсного предохранительных клапанов Обладающий значительной пропускной способностью главный предохранительный клапан К началу страницы Устанавливается на Магистрали (емкости или резервуаре), а имеющему меньшее проходное сечение импульсному клапану отводится роль управляющего элемента ,

Командой к срабатыванию главного клапана - перемещению запирающего элемента и последующему сбросу избыточной рабочей среды - служит сигнал, поступающий от импульсного.

Главный предохранительный клапан является клапаном непрямого действия, поскольку для его управления используется не энергия среды, непосредственно воздействующая на запирающий элемент, а другой, импульсный клапан.

В качестве импульсных клапанов могут использоваться как клапаны прямого, так и непрямого (управляемые от постороннего источника энергии или электроэнергией) действия.

Импульсно-предохранительные устройства, прежде всего, востребованы при обслуживании оборудования большой единичной мощности, когда в случае возникновения нештатных ситуаций необходим сброс значительных количеств рабочей среды.

ИПУ дороже обычных предохранительных клапанов, но с увеличением энергетических параметров объекта разница между ИПУ и множеством заменяющих его предохранительных клапанов (одним в данном случае не обойтись) сокращается.

Мембранно-разрывные устройства (МРУ)

Мембранно-разрывные устройства (МРУ) являются примером одноразовой арматуры - после их срабатывания приходится заменять мембраны или устройство целиком (МРУ состоит из разрывной предохранительной мембраны и узла ее крепления).

При давлении срабатывания мембранно-разрывные устройства способны обеспечить максимально быстрый сброс рабочей среды. Их используют, если рабочая среда может оказать негативное влияние на работу «обычного» предохранительного клапана. Например, вызвать его коррозию или обладает склонностью к полимеризации, кристаллизации и т. Д. Использование МРУ позволяет увеличить пропускную способность систем сброса давления и служить своего рода страховкой от недостаточной герметичности предохранительного клапана при работе с токсичными или взрывопожароопасными средами.

Изготавливаются МРУ ломающиеся, разрывные, с принудительным разрушением, срезные. Одноразовость - не единственная особенность МРУ. После их разрыва сброс рабочей среды необходимо восстанавливать уже без их участия, тогда как предохранительный клапан в случае нормализации давления самостоятельно возвращается в «штатное» положение.

Мембранно-предохранительные устройства (МПУ)

Объединение в один технологический узел мембранно-разрывного устройства и предохранительного клапана позволяет говорить еще об одном виде предохранительной арматуры - мембранно-предохранительных устройствах (МПУ). Их отличает малая инерционность, быстрый сброс большого количества рабочей среды.

На ответственных производствах с непрерывным технологическим циклом находит применение параллельная установка двух мембранных предохранительных устройств. Пока первое находится под давлением, другое пребывает в резерве. При необходимости давление мгновенно переключается на него, не приводя даже к минутной задержке производственного процесса. Резервное МПУ выполняет функции рабочего, пока вышедшее из строя МПУ приводится в порядок.

Применение предохранительной арматуры

Без использования предохранительной арматуры невозможно обеспечить безопасную эксплуатацию широкого спектра энергетического, промышленного, коммунального и иного оборудования - везде, где есть газожидкостные среды и сосуды, работающие под давлением. О том, сколь важна предохранительная арматура, свидетельствует следующий факт: в случае обнаружения неисправности предохранительного клапана котел, равно как и любой сосуд, работающий под давлением, должен быть немедленно остановлен и отключен.

Особенно значимое место занимает предохранительная трубопроводная арматура в системах газоснабжения, где нарушение давления рабочей среды может означать не просто выход оборудования из строя, а возникновение аварийной, потенциально опасной для жизни людей или чреватой техногенной катастрофой, ситуации. Автоматическое прекращение подачи газа в случае недопустимого изменения давления обеспечивают предохранительные запорные клапаны (ПЗК), а также клапаны предохранительные запорные КПЗ и КПЗЭ (буква «Э» обозначает опцию автоматического взведения затвора). Технические устройства, в конструкции которых совмещены запорная арматура и предохранительные клапаны, словно намекают о существовании комбинированной арматуры, сочетающей свойства запорной и предохранительной арматуры. Но в «ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения» термин запорно-предохранительная арматура не используется.

Большое значение имеет предохранительная арматура при эксплуатации водопроводных сетей, не позволяя давлению в трубах «зашкаливать» выше установленных значений. Такое повышение давления может быть спровоцировано различными причинами: прекращением работы насосов из-за остановки подачи электроэнергии, внезапным отключением отдельных участков и проч.

Требования к предохранительной арматуре

Предохранительная арматура должна отвечать многим требованиям.

Но самое главное - быть надежной. Термин «надежность» в данном случае означает способность выполнять требуемые функции на протяжении заданного времени и условий применения в заданных режимах и пределах. В том числе:

обеспечивать требуемую пропускную способность в открытом положении;

безотказно срабатывать в случае нарушения параметров работы системы, за которое конкретная единица предохранительной арматуры «несет ответственность»;

гарантировать необходимую герметичность в положении «закрыто»;

для арматуры многократного пользования - возвращаться в положение «открыто», при нормализации параметров;

стабильно функционировать на протяжении всего положенного срока эксплуатации.

Возможные неисправности предохранительной арматуры

несрабатывание клапанов при повышении давления сверх установленных значений; не закрытие клапанов при снижении давления до допустимых пределов, пропуски среды через затвор, в результате которых возможно функционирование защищаемых ими объектов; пропуски среды через наружные уплотнения (сальники, фланцы) или через основной металл, которые представляют опасность для обслуживающего персонала или приводят к не восстанавливаемому износу оборудования;