Thread Content
В системах трубопроводов клапаны являются регулирующими элементами. Их основные функции включают открытие и закрытие, регулирование расхода жидкости, изоляцию оборудования и трубопроводных сетей, предотвращение обратного тока среды, а также регулирование и сброс давления. Существует множество видов и разновидностей клапанов. Среди наиболее часто используемых клапанов — затворные, крановые, регулирующие, крановые с поворотным элементом, бабочковые, шаровые, обратные и диафрагменные клапаны. К специальным клапанам относятся дренажные клапаны, предохранительные клапаны и клапаны для снижения давления. С быстрым развитием нефтехимической промышленности среды, используемые в производственных установках этой отрасли, в большинстве случаев обладают высокой токсичностью, легковоспламеняемостью, взрывоопасностью и коррозийной активностью. Условия их эксплуатации являются сложными и строгими: температура и давление в процессе работы высоки, время запуска установок велико. При выходе клапанов из строя это может привести к утечке среды, что не только загрязняет окружающую среду, но и вызывает финансовые потери. В наихудших случаях это приводит к остановке работы установок, а иногда даже к серьезным авариям. Выбор подходящего клапана имеет решающее значение, причем выбор специальных клапанов особенно важен при проектировании трубопроводов. 1. Предохранительные клапаны и способы их выбора Предохранительный клапан – это автоматический клапан, предназначенный для обеспечения безопасности и защиты человека. Он не использует никаких внешних сил, а опирается на собственные силы среды для вытеснения определенного количества жидкости, чтобы предотвратить превышение давления в системе установленных безопасных значений. Когда давление снижается до установленного значения, клапан своевременно закрывается, тем самым обеспечивая безопасную работу оборудования или трубопроводов. Предохранительный клапан проектируется с учетом неблагоприятных факторов. В следующих ситуациях, когда из-за пожара, неисправностей в работе оборудования или прерывания подачи воды/электроэнергии давление в оборудовании или трубопроводах может превысить допустимые значения, что может привести к взрыву, необходимо установить предохранительные клапаны (или принять другие меры безопасности): на выходных трубопроводах объемных насосов и компрессоров ； На трубопроводах с сжиженными углеводородами, где возможно закрытие на обоих концах, что приводит к повышению давления ； Трубопроводы, в которых горючие газы и горючие жидкости при нагревании могут приводить к расширению, превышающему проектное давление ； Резервуары и трубопроводы, давление в которых при проектировании меньше давления в источнике давления ； Трубопровод для выхода пара у турбины с конденсацией ； Во всех сосудах под давлением необходимо устанавливать устройства для сброса давления. 1.1 Классификация предохранительных клапанов Предохранительные клапаны делятся по разным критериям следующим образом: ① По структуре и принципу действия механизма срабатывания они могут быть рычажно-грузовыми (обычно используются при низком давлении, устанавливаются на оборудовании), пружинными и управляемыми ； ② В зависимости от соотношения высоты открытия клапанной заслонки к диаметру прохода через клапан, предохранительные клапаны делятся на клапаны с частичным открытием, клапаны с средним уровнем открытия и клапаны с полным открытием ； ③ По способу выброса газов их можно разделить на полностью закрытые, полузакрытые и открытые ； ④ По наличию механизма балансировки обратного давления делятся на модели с балансировкой обратного давления и стандартные модели ； ⑤ По принципу действия делятся на прямодействующие и косвенно действующие (включая пилотные и с устройствами вспомогательной подачи мощности). 1.2 Инструкция по выбору предохранительных клапанов Существует множество видов и типов предохранительных клапанов. Для различных условий использования рекомендуется применять следующие типы предохранительных клапанов: ① Для сброса газов или пара подходят предохранительные клапаны с полным открытием ； ② При сбросе жидкости обычно используется предохранительный клапан с небольшим углом открытия ； ③ При выбросе водяного пара или воздуха можно использовать предохранительный клапан с гаечным ключом ； ④ Для газов с установленным давлением, превышающим 3 МПа, и температурой, превышающей 235°C, при использовании предохранительных клапанов следует выбирать клапаны с радиаторами охлаждения, чтобы предотвратить прямое воздействие вытекающей среды на пружины клапана ； ⑤ Для сред, которые легко воспламеняются, взрываются или являются токсичными, следует использовать закрытые системы; для паров или инертных газов можно применять незакрытые системы ； ⑥ При выбросе крайне токсичных, сильно коррозионных и чрезвычайно опасных веществ следует использовать предохранительные клапаны с волновым мембраной ； ⑦ При высоком обратном давлении рекомендуется использовать предохранительные клапаны с механизмом балансировки обратного давления или с управлением с помощью направляющего клапана. 2. Вентили для удаления конденсата и способы их выбора. Вентили для удаления конденсата – это устройства, которые автоматически удаляют из оборудования для нагрева или паровых трубок конденсат, а также газы, не способные к конденсации, при этом не допуская утечек пара. Благодаря тому, что вентили с гидрофобным эффектом выполняют функцию предотвращения накопления пара и отвода воды, они обеспечивают равномерное нагревание оборудования с использованием пара. Это позволяет полностью использовать потенциальную теплоту пара и предотвратить возникновение ударных волн в трубопроводах с паром. Это энергоэффективный продукт, способный обеспечивать необходимую температуру и количество тепла для работы различного оборудования, используемого в процессах нагрева. 2.1 Классификация водоотталкивающих клапанов Существует множество видов водоотталкивающих клапанов, каждый из которых обладает своими характеристиками. Гидроиспаритель должен уметь «различать» пар и конденсат, чтобы выполнять функцию блокировки пара и отвода воды. “Идентификация пара и конденсатной воды основывается на трех принципах: разнице плотности, разнице температур и фазовом переходе. На основе трех принципов создаются три типа гидрофобных клапанов: механические, термостатические и термодинамические. ① Механический дренажный клапан, также называемый клапаном с поплавком, использует разницу в плотности конденсата и пара: изменение уровня конденсата приводит к подъему или опусканию поплавка (круглой или бочкообразной формы), что заставляет заслонку открываться или закрываться, тем самым обеспечивая отвод пара и воды. У механических гидроиспарителей небольшой уровень переохлаждения; они не зависят от изменений рабочего давления и температуры. Вода выталкивается сразу же, когда она появляется, в результате чего в нагревательном оборудовании не скапливается вода. Это позволяет нагревательному оборудованию достигать оптимальной эффективности теплообмена. Механические гидроиспарители бывают с свободно плавающим шариком, с рычажным шариком, с плавающим баком, с перевернутым баком и т. д ； ② Термостатический гидрофобный клапан использует разницу температур пара и конденсата для вызывания деформации или расширения термочувствительного элемента, что приводит к открытию или закрытию клапана. У гидростатических гидрофобных клапанов уровень переохлаждения довольно высок — обычно он составляет от 15 до 40 градусов. Эти клапаны могут использовать часть теплоты, содержащейся в конденсатной воде; перед клапаном постоянно сохраняется высокотемпературная конденсатная вода, что исключает утечку пара и способствует экономии энергии. Термостатические гидрофобные клапаны бывают мембранного типа, с паровым давлением или с балансирующим давлением, двухметаллического типа, а также на основе расширения жидкости ； ③ Термодинамический гидрофобный клапан работает на основе принципа фазового перехода: за счёт различий в скорости потока и объёме пара и конденсатной воды, согласно термодинамическим законам, создаётся разница давлений сверху и снизу клапана, что приводит к его открытию или закрытию. Поскольку движущей силой для работы термодинамических гидроиспарителей является пар, происходит значительная потеря пара. Термодинамические гидроисключатели делятся на дисковые, импульсные, лабиринтные или микропористые. 2.2 Инструкция по выбору водоотводных клапанов При транспортировке пара, в процессах разделения пара и воды, нагрева, сушки, изоляции, обогрева, дезинфекции, дистилляции, концентрации, варки, теплообмена, отопления, кондиционирования воздуха и других процессах нагрева необходимо использовать водоотводные клапаны для обеспечения требуемой температуры и количества тепла в различных устройствах. Эти клапаны также предотвращают утечку пара путем своевременного удаления конденсатной воды. При выборе вентиля для удаления пара требуются высокая чувствительность, точное отсечение пара и удаление воды без утечек, возможность повышения эффективности использования пара, надежная работа, высокое давление на выходе, длительный срок службы и удобство технического обслуживания. Принципы выбора паровых дренажных клапанов: ① Если требуется быстрое нагревание оборудования, строгий контроль температуры нагрева и отсутствие скопления конденсата в нагревательном оборудовании, то следует выбирать механические дренажные клапаны, способные удалять насыщенную воду ； ② Если у оборудования для нагрева большая площадь поверхности, подвергаемой нагреву, и нет необходимости в быстром нагреве, а требования к температуре нагрева не строгие, кроме того, допускается наличие определенного количества конденсатной воды, тогда следует использовать гидростатические гидроизоляторы ； ③ При выборе вентиля против застоя необходимо учитывать коэффициент безопасности в зависимости от объема стоков, образующихся при использовании оборудования ； ④ Гидроизоляционный клапан определяет объем слива на основе разницы давлений. Инструкция по выбору следующая: ① Максимальное давление обратного потока для механических водоотводных клапанов составляет 80%; они обеспечивают высокое качество работы, что делает их идеальными водоотводными клапанами для оборудования для нагрева в производственных процессах. Чувствительность клапана у малого размера отверстия выше, чем у крупного. За исключением вентиляторных гидроисключателей, которые могут удалять небольшое количество холодного и горячего воздуха, такие вентили не способны удалять воздух. Свободно плавающий баллон имеет простую конструкцию и высокую чувствительность; он способен удалять насыщенную воду. Однако у него слабые характеристики по защите от ударов воды и загрязнений. Такой баллон подходит для использования в системах с большим диаметром трубопроводов и большим объемом потока, но процесс его изготовления является сложным. ② Термостатический гидрофобный клапан может быть установлен над оборудованием, работающим от пара, и использоваться исключительно в качестве клапана для слива воздуха. Тип с расширением жидкости подходит для линий с тепловым обогревом, где требуется более низкая температура обогрева, а также для линий, предназначенных для отвода конденсата и обогрева. Паровые или давочные клапаны сбалансированного давления имеют простую конструкцию, быстро реагируют на изменения давления, позволяют осуществлять непрерывную вытяжку воды и воздуха; их характеристики отличные, уровень утечек воздуха низкий. Однако они плохо справляются с нагрузками, связанными с ударами воды, и с загрязнениями. Тем не менее они находят широкое применение в качестве клапанов для удаления воздуха из паровых систем. Мембранные клапаны широко используются в системах отопления для удаления воды, а также могут служить клапанами для выпуска воздуха в паровых системах. Двухметаллический датчик обладает не высокой чувствительностью, но позволяет осуществлять непрерывную откачку воды; его характеристики откачки отличные. Угол переохлаждения велик и может регулироваться. Устройство подходит для использования как при низком, так и при высоком давлении; максимальная температура работы составляет 550°C. Сильная стойкость к загрязнениям и ударам воды. ③ Термодинамические гидроисключатели обладают высокой чувствительностью к конденсатной воде: у них маленькие элементы управления, низкая инерция, а скорость включения/выключения — высокая. Дисковые гидроиспарители подходят для трубопроводов с высокотемпературным и высокого давления паром, сушилок, нагревателей и оборудования для перегретого пара. У импульсного гидрофобного клапана низкое обратное давление, он подходит для дренажа через сифонные трубы в вращающихся сушильных барабанах и способен удалять определенное количество холодного и горячего воздуха. Гидроизоляционные клапаны лабиринтного или микропористого типа имеют простую конструкцию и способны к непрерывной откачке воды и воздуха. Микропористый тип подходит для небольших объемов, а лабиринтный — для очень больших объемов. 2.3 Требования к монтажу гидроиспарительных клапанов Гидроиспарительные клапаны теплодинамического типа должны устанавливаться в горизонтальных трубопроводах ； Гидроиспарительные клапаны с плавающим элементом должны устанавливаться горизонтально; в случае установки на открытом воздухе необходимо принять соответствующие меры по защите от замерзания ； Гидроисключатель с двумя металлическими пластинами может устанавливаться как горизонтально, так и вертикально ； Импульсные гидроиспарительные клапаны обычно устанавливаются в горизонтальных трубопроводах, причем крышка клапана направлена вверх ； Гидроиспаритель в форме перевернутого бочонка должен устанавливаться горизонтально, без наклона ； При монтаже дренажного клапана стрелка, указывающая направление потока, должна совпадать с направлением тока конденсата в трубопроводе; в противном случае клапан потеряет свою функциональность. 3. Регулирующие клапаны и способы их выбора Регулирующий клапан – это клапан, который путем регулирования потока через узкое сечение обеспечивает снижение давления на входе до необходимого уровня на выходе. Он также способен сохранять постоянное давление на выходе, несмотря на изменения давления на входе и расхода жидкости, за счет использования энергии самой жидкости. Его функция заключается в том, чтобы с помощью чувствительных элементов, таких как диафрагма, пружины и т. д., изменять положение клапанного элемента, тем самым снижая давление среды и достигая цели снижения давления. В обычных условиях давление на выходе клапана снижения давления должно быть меньше 0,5 раза от давления на входе. Колебания давления на входе регулятора давления должны находиться в диапазоне от 80% до 105% от установленного значения входного давления. Если эти показатели выходят за этот диапазон, это негативно сказывается на работе устройства на этапе снижения давления. Для удобства эксплуатации, настройки и ремонта предохранительный клапан обычно устанавливают в горизонтальных трубопроводах. 3.1 Классификация регуляторов давления Регуляторы давления могут быть разделены на регуляторы с мембраной (с прямым действием), поршневые регуляторы давления и регуляторы с тонкой мембраной. ① Редукционный клапан волнового типа (с прямым действием). Это довольно простой регулятор давления — регулятор прямого действия с плоской мембраной или гидроузлом. Независимая конструкция, не требует установки внешних датчиков ниже по течению. Это один из трех клапанов снижения давления, который имеет небольшие размеры и является экономичным с точки зрения использования; он предназначен специально для средних и низких расходов жидкости. Точность регулятора давления с прямым действием обычно составляет (+10% ~ -10%) от заданного значения на выходе ； ② Поршневой регулятор давления. Клапан снижения давления этого типа объединяет в себе два типа клапанов — направляющий клапан и основной клапан. Конструкция регулирующего клапана аналогична конструкции клапана для снижения давления с прямым действием. Давление отработанных газов, исходящее от регулирующего клапана, действует на поршень, заставляя его открыть главный клапан. Если главный клапан слишком большой и невозможно открыть его напрямую, такая конструкция использует давление входящей жидкости для открытия главного клапана. Поэтому такие клапаны снижения давления обладают более высокой производительностью и точностью (±5%) по сравнению с клапанами прямого действия при одинаковых размерах трубопровода. Как и в случае с редукторами давления с прямым действием, внутри редуктора давления происходит измерение давления, поэтому не требуется установка внешних датчиков ； ③ Пленочный регулятор давления. В таких клапанах для снижения давления двойные мембраны заменяют поршень, используемый в клапанах с внутренним управлением. Увеличенная площадь диафрагмы позволяет открывать более крупные главные клапаны, и при одинаковом размере трубопровода её производительность выше, чем у редукционных клапанов с внутренним поршнем. Кроме того, диафрагма более чувствительна к изменениям давления, при этом точность может достигать (+1%~-1%). Более высокая точность обусловлена расположением датчиков ниже по течению (снаружи клапана), где движение газа или жидкости минимально. Этот регулятор давления обладает высокой гибкостью и может использовать различные типы управляющих клапанов, такие как клапаны давления, температуры и для подачи воздуха. 3.2 Инструкция по выбору регуляторов давления Регуляторы давления находят широкое применение: их можно использовать в оборудовании и трубопроводах, работающих с паром, сжатым воздухом, промышленными газами, водой, маслом и другими жидкостями. Подробные рекомендации по выбору приведены ниже: ① Регуляторы давления с прямым действием и волнообразной трубкой подходят для использования при низком давлении и с малыми и средними диаметрами трубопроводов, в случаях, когда речь идет о паре, воздухе и других средах ； ② Редукционный клапан с прямым действием тонкой мембраны подходит для среднего и низкого давления, а также для пара или воды с малым и средним диаметром ； ③ Регулятор давления с ведущим поршнем, подходит для пара, воздуха и воды при различном давлении, диаметре и температуре. Если он изготовлен из нержавеющей кислотостойкой стали, то может использоваться с различными коррозионно активными средами ； ④ В случаях, когда температура среды высока, обычно используются поршневые регуляторы давления ； ⑤ При высоких требованиях к чувствительности можно использовать редукционный клапан с пружинной мембраной ； ⑥ В случаях, когда средой является воздух или вода (жидкость), обычно используются редукторы давления с прямым действием на основе мембраны или редукторы давления с пилотной мембраной.