2. Предохранительные мембраны

В зависимости от характера разрушения мембраны подразделяют на следующие типы:

1) разрывные (рис. 2.6а). Мембраны 1 изготовляют из тонко­листового проката и устанавливают во фланцевых соединениях при помощи специальных зажимных колец 2, 3. Их выполняют сплошными, с прорезями и с герметизирующей подложкой в виде пленки из коррозионностойкого материала или с вакуумной подложкой;

2) хлопающие (рис. 2.6б). Мембраны 1 имеют форму сфериче­ского купола, выпуклая сторона которого обращена к зоне повы­шенного давления. При срабатывании купол выворачивается в обратную сторону, ударяется о крестообразный нож 2 и разру­шается. Используют для низких давлений. Изготовляют из пла­стичного материала;

3) ломающиеся (рис. 2.6в). Мем­браны изготовляют из хрупких ма­териалов (чугуна, графита). Эти ПМ наименее инерционны, поскольку их срабатыванию не предшествует плас­тическая деформация;

4) срезные (рис. 2.6г). Мембра­ны 1 при срабатывании срезаются по острой кромке прижимного коль­ца 2; изготавливаются из мягких ма­териалов. Во избежание деформаций прогиба мембрана имеет утолщение по всей рабочей части. Недостатком является большой разброс давления срабатывания;

5) отрывные (рис. 2.6д). Мем­браны имеют форму колпачков с ослабленным сечением в виде канав­ки или проточки;

6) специальные (рис. 2.6е). Мембраны выпол­няются с разрывными стержнями или болтами, с пружинным механизмом, а также стеклянными с ударным ме­ханизмом и др. Разра­батывают для условий, не позволяю­щих использовать типовые конструк­ции ПМ.

3. Рекомендации по выбору пу

Четкость функционирования ПУ зависит от правильного выбора наи­более подходящих типов для кон­кретных условий эксплуатации обо­рудования. Наиболее широкое применение находят пружинные ПК и ПМ. Грузовые и рычажно-пружинные ПК в настоящее время почти не применяют. Рычажно-грузовые клапаны довольно ши­роко распространены в химической, нефтехимической и энерге­тической отраслях промышленности.

Основным недостатком ПМ является то, что после их срабаты­вания из аппарата сбрасывается вся находящаяся в нем техноло­гическая среда, так как выходное отверстие в мембране остается открытым до замены разрушенной мембраны. Это ограничивает применение ПМ.

Основным недостатком ПК по сравнению с ПМ является боль­шая их сложность, а следовательно, меньшая надежность в экс­плуатации, особенно при работе на средах, склонных к полимери­зации, осаждению, кристаллизации; меньшая герметичность за­твора, вследствие чего при протечках технологической среды иногда наблюдается примерзание золотника к седлу; большая инерционность действия, что не позволяет использовать ПК для защиты оборудования от взрывов технологической среды. Указанные недостатки ПК и ПМ могут быть в значительной мере устранены установкой ПК совместно с ПМ, помещаемой перед ПК.

Для защиты аппаратов химических и нефтехимических про­изводств рекомендуется применять пружинные полноподъемные ПК прямого действия.

Предохранительные клапаны других типов целесообразно ис­пользовать в следующих случаях:

а) пружинные и рычажно-грузовые мало- и среднеподъемные – для гидравлических систем при небольших или переменных рас­ходах различных сред; при этом рычажно-грузовые ПК нельзя применять на установках, подверженных вибрации;

б) разгруженные пружинные ПК – для систем с противодав­лением Р₂>0,1Р_р и с переменным противодавлением;

в) пружинные ПК с подачей давления на золотник – для систем с небольшим аварийным расходом;

г) ПК непрямого действия со вспомогательным управлением – для систем высокого давления, систем с большим аварийным рас­ходом, при высоком требовании к герметичности, для узкого диапазона давлений при открытии, при возможности пригорания или прилипания золотника к седлу.

Кроме того, в химической промышленности существует требо­вание установки пружинных ПК на аппараты, содержащие взрывопожароопасные вещества и вещества, отнесенные к 1-му и 2-му классам опасности по ГОСТ 12.1.007–86, а рычажно-грузовых предохранительных клапанов – на аппараты, содержащие ней­тральные среды.

При выборе типа ПМ для защиты конкретного аппарата, прежде всего, следует исходить из условия максимальной надежности защиты. Наиболее надежными в этом отношении являются пре­дельно простые по конструкции разрывные мембраны.

Предохранительные разрывные мембраны со сплошным купо­лом рекомендуется применять при возможности резкого повыше­ния давления или взрыва среды в аппарате; при требовании повы­шенной герметичности аппарата; при рабочих средах, склонных к полимеризации, осаждению, кристаллизации.

ПМ других типов рекомендуется применять в следующих случаях:

1. Разрывные мембраны с прорезями применяют при отсутствии проката, нужного для изготовления разрывных мембран со сплошным куполом.

2. Хлопающие мембраны по сравнению с разрывными менее на­дежны из-за более сложной конструкции и высокой чувствитель­ности даже к незначительным повреждениям (вмятинам) купола. Однако хлопающие мембраны хорошо противостоят знакопере­менным нагрузкам, в то время как разрывные мембраны из тон­колистового проката таким свойством не обладают. Основная область применения хлопающих мембран – защита от превыше­ния избыточного давления аппаратов, работающих под вакуумом или подвергаемых периодическому вакуумированию. В зависи­мости от материала мембран существует нижний предел их при­менения по давлению: мембраны из алюминия – 0,02 МПа, из никеля – 0,03 МПа, из нержавеющей стали – 0,08 МПа.

3. Ломающиеся мембраны применяют для условий динамических и знакопеременных нагрузок.

4. Отрывные мембраны применяют для аппаратов и на гидравли­ческих линиях высокого и сверхвысокого давления при неболь­ших диаметрах сбросных отверстий.

Для систем с переменным аварийным расходом, который мо­жет резко возрасти в условиях пожара, непредусмотренной хими­ческой реакции или взрыва, рекомендуется параллельная уста­новка пружинного ПК и ПМ. В системах, для которых резкое снижение давления и полный сброс рабочей среды при срабатывании ПМ недопустимы, а ис­пользование ПК невозможно по причине забивки его проточной части продуктами полимеризации, рекомендуется последователь­ная установка ПМ и ПК.

ПРИМЕР

Предохранительные разрывные мембраны модели "Горгона" (см. фото) предназначены для герметизации участка трубопровода, соединяющего резервуар с обратным клапаном и высоконапорным пеногенератором. Роль герметизирующего элемента в этой конструкции выполняет тонкая (0,15 мм) фторопластовая пленка, установленная между фланцем трубы и собственно корпусом предохранительной разрывной мембраны.

При срабатывании системы подслойного тушения пожара высоконапорный пеногенератор начинает вырабатывать пену и создает на выходе давление пены, превышающее статическое давление жидкости в резервуаре. Под действием этого давления шибер мембраны поворачивается в сторону резервуара и многозубый нож, закрепленный на этом шибере, ровно без больших усилий разрывает фторопластовую пленку и открывает свободный проход для поступления пены в нижний слой жидкости в резервуаре.

В отличие от известных отечественных и зарубежных аналогов эта предохранительная мембрана исключает попадание в трубопровод собственных разрушаемых элементов раскрытия. Шибер мембраны надежно закреплен на собственных полуосях и ни при каких обстоятельствах не попадает в трубопровод. Специальный многозубый нож без больших усилий ровно по периметру разрезает предохранительную пленку, обеспечивая беспрепятственное поступление пены в резервуар. Многозубый нож, скрытый под специальной резиновой прокладкой в исходном состоянии, ни при каких обстоятельствах не повредит предохранительную пленку при колебаниях атмосферного и внутритрубного давления и обеспечит ее работоспособность на протяжении многих лет. Это техническое решение защищено свидетельством на полезную модель RU 28386 U1 7F16RK 17/16.

Все детали предохранительной мембраны "Горгона" изготовлены из коррозиостойких сталей.

Описание

Предохранительные разрывные мембраны для систем подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями эксплуатируется в наружных установках и в помещениях во взрывоопасных зонах классов 1 и 2 ГОСТ Р 51330.9, где возможно образование паро- и газовоздушных смесей категорий IIА, IIВ групп Т1, Т2, Т3.

Служат для герметизации пенопроводов.

Предохранительная пленка из сверхпрочного инертного материала гарантирует надежную герметизацию пенопровода со стороны резервуара, а специальный нож обеспечит ее полный гарантированый разрыв и раскрытие мембраны при минимальном перепаде давлений. Дополнительно мембрана работает как обратный клапан.

Сертификат пожарной безопасности ГПС МЧС России N ССПБ.RU.ОП 014.Н.00283 N 002976 от 02.04.2003.

Конструкция защищена свидетельством на полезную модель RU N 28386 U1 7F16K 17/16.

Функции

• Герметизация пенопроводов, соединяющихся с резервуаром с нефтью или нефтепродуктами от внешних пенопроводов.

• Гарантированное удержание давления столба нефти или нефтепродуктов со стороны резервуара.

• Прорыв разрывной диафрагмы и открытие проходного сечения пенопровода при срабатывании пеногенератора.

• Герметичное перекрытие пенопровода при прекращении работы пеногенератора (обратный клапан).

Технические характеристики	МПР-150	МПР-200	МПР-250	МПР-300
Максимально допустимое давление со стороны резервуара, МПа	0.3	0.3	0.3	0.3
Минимальный перепад давлений для разрыва диафрагмы с полным раскрытием мембраны, МПа	0.02	0.02	0.02	0.02
Габаритные размеры, мм	214x23	270x23	322x23	372x23
Масса, кг	3.6	5.0	7.3	9.4
Климатическое исполнение	Y1	Y1	Y1	Y1
Минимальный срок службы, лет	5	5	5	5

Основные габаритные и присоединительные размеры

МПР-150	МПР-200	МПР-250	МПР-300 МПР-350
D	280	335	390	440
D1	214	270	330	372
d	130	185	232	279
d1	135	190	237	284
Масса, кг	3,6	5	7,3	9,4
* Размеры в мм

Описание конструкции и принцип действия мембранного предохранительного устройства

В состав МПУ входит предохранительная мембрана и узел её крепления. В случае опасного повышения давления в объекте мембрана срабатывает и освобождает требуемую площадь сбросного сечения. После срабатывания мембраны требуется замена этой мембраны на новую из комплекта поставки.

При колебаниях давления в сбросной системе в состав мембранного предохранительного устройства входит две последовательно установленные мембраны: основная и вспомогательная. Вспомогательная мембрана исключает влияние колебаний давления в сбросной системе на требуемое давление срабатывания основной мембраны.

Л. 20-21