Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

вия клапана в рабочем состоянии. Пружинные предохранительные

клапаны типа СППК-4 изготовляют без рычага для контрольных

продувок.

«Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, ра­

ботающих под давлением» (пункт 5-4-4), допускают установку пре­

дохранительных клапанов без приспособления для принудитель­ ного открывания, если последнее недопустимо по свойствам среды

(ядовитая, взрывоопасная и т. д.) или по условиям технологиче­ ского процесса. В этих случаях могут быть установлены предохра­ нительные клапаны типа СППК-4.

Установка рычажно-грузовых предохранительных клапанов, являющихся по своей конструкции негерметичными, на технологи­ ческих установках с пожаро- и взрывоопасными, а также токсич­ ными продуктами не допускается. Такие клапаны можно приме­

нять для защиты аппаратов и трубопроводов с сжатым воздухом

и водяным паром.

Область применения уравновешенных и неуравновешенных

пружинных предохранительных клапанов определяется также си­

стемой отвода продуктов от них. Предохранительные клапаны не­

К установке этого типа клапанов в системах с противодавлением следует прибегать только в исключительных случаях и при полной

гарантии, что давление в системе сброса не будет превышать

2 кгс/см2.

Несмотря на большое значение предохранительных клапанов, обслуживающий персонал нередко недооценивает их. Это объясня­

ется незнанием конструкции предохранительных клапанов и осо­ бенностей их работы в эксплуатационных условиях. Из-за непра­

вильного выбора и монтажа предохранительных клапанов их воз­

можности используются не полностью, а ошибки при обращении

с ними могут привести к крупным авариям.

Предохранительный клапан состоит из следующих основных де­

талей: корпуса, сопла с седлом, золотника, пружины (груза) и крышки. При отсутствии давления в аппарате, на котором уста­

новлен клапан, на золотник действует только сила сжатой пру­

жины, прижимая золотник к седлу сопла. При появлении в аппа­

рате давления на золотник начинает действовать противополож­ ная сила, зависящая от площади действия и давления. При рабочем давлении в сосуде эта сила почти уравновешивает силу

пружины. Возрастание давления в сосуде выше установленного на­

рушает это равновесие, подъемная сила преодолевает усилие пру­ жины и золотник, поднимаясь, начинает пропускать среду. У не­ полноподъемных клапанов увеличение высоты подъема золотника

происходит постепенно по мере повышения давления в системе. У полноподъемных клапанов за счет специальных конструктивных устройств после отрыва золотника от седла происходит резкий его

подъем. Клапан открывается с чистым резким хлопком без пред-

варительной небольшой утечки среды, характеризуемой шипени­

ем.

Величина подъемности клапана определяется отношением вы­

соты подъема золотника к диаметру сопла. У неполноподъемных

предохранительных клапанов отношение высоты подъема золотни­ ка к диаметру сопла составляет 1/20—1/40, т. е. сечение щели, че­ рез которую проходит среда, будет значительно меньше сечения сопла. Такие клапаны применяют главным образом в тех случаях,

когда не требуется большая пропускная способность.

Полноподъемные предохранительные клапаны отличаются вы­

сокой пропускной способностью, поскольку сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1A диаметра сопла.

Из изложенного выше нетрудно убедиться в преимуществах

полноподъемных клапанов, так как при одинаковом увеличении давления среды в сосуде золотник у полноподъемного клапана

поднимается на большую высоту, что увеличивает его пропускную

способность. Следовательно, при одинаковой пропускной способ­

ности полноподъемный клапан будет иметь меньшие габаритные

размеры.

Обеспечение герметичности предохранительных клапанов осо­

бенно важно в пожаро- и взрывоопасных производствах, где утеч­ ки среды через закрытый клапан приводят к загрязнению атмо­

сферы и потерям ценных продуктов. Помимо больших потерь про­ дуктов, утечки вызывают эрозию уплотнительных поверхностей.

Скорость выхода среды значительна, особенно когда сброс проис­ ходит в атмосферу. При дросселировании среды через неплотность в результате возникающей разности температур в металле проис­

ходит коробление уплотнительных поверхностей, что еще больше увеличивает пропуск. Особенно трудно достичь герметичности по­ сле того, как клапан, открылся, так как для прекращения потока

требуется усилие значительно большее, чем для поддержания уже

имевшейся герметичности.

Во время срабатывания клапана, помимо эрозии уплотнитель­

ных поверхностей, на них может образоваться накипь или отло­ житься смола (кокс), что также приводит к потере герметичности при закрытии.

Для обеспечения герметичности затвора тип и конструкция его

должны выбираться в зависимости от рабочей среды. Так, для су­

хих газов требуется более тщательно выполнять уплотнения. Влажные газы ведут себя аналогично жидкостям: в зазоре обра­

зуется пленка, препятствующая образованию утечек. Уплотнительные поверхности затворов предохранительных

клапанов обычно выполняют в виде двух плоских колец, прилега­

ющих одна к другой. Для предотвращения эрозии уплотнительные

поверхности колец наплавляют нержавеющей сталью или тверды­

ми сплавами. Большое значение для уменьшения пропуска среды имеет тщательность притирки уплотнительных поверхностей.

100

Трудность обеспечения герметичности затвора заключается

также в том, что клапан, как правило, может быть отрегулирован

на различное установочное давление (давление, которому соот­

ветствует начало открытия клапана), в то время как площадь уп­ лотнительной поверхности изменяться не может. Например, кла­ пан с условным давлением 40 кгс/см2 может иметь установочное давление в диапазоне от 0,5 до 40 кгс/см2, но ширина уплотни­ тельных поверхностей остается одной и той же во всех случаях.

Если учесть, что клапаны считаются герметичными в случае от­

сутствия пропуска воздуха при давлении, составляющем 95% от установочного, то удельное давление в рассматриваемом диапазо­

не будет изменяться (согласно расчету) от 0,15 до 6 кгс/см2.

Проведенные эксперименты показали, что при хорошо притер­

затвора при работе на воздухе.

Таким образом, при выборе предохранительного клапана для

достижения его герметичности необходимо принимать при давле­ ниях, близких к давлению открывания, возможно меньшую пло­

щадь уплотнительных поверхностей; при отсутствии давления уп­ лотнительные поверхности должны быть достаточными во избежа­

ние возникновения чрезмерных напряжений от усилия пружины. Эти условия обеспечиваются прежде всего обоснованным выбором предохранительного клапана по условному давлению и материалу уплотнительных колец. Эти вопросы подробно изложены в рабо­

те [16].

Установочное давление предохранительных клапанов

Основной характеристикой предохранительного клапана в ус­

ловиях эксплуатации является его установочное давление. Уста­

новочным давлением предохранительного клапана называется

давление, которому соответствует начало открытия клапана.

Согласно «Правилам устройства и безопасной эксплуатации со­

судов, работающих под давлением» [19], число предохранительных

клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть

выбраны по расчету так, чтобы в сосуде не могло образоваться

давление, превышающее рабочее более чем на 0,5 кгс/см2 для со­

судов с давлением до 3 кгс/см2 включительно, на 15% — для со­

судов с давлением от 3 до 60 кгс/см2 и на 10%—для сосудов с давлением свыше 60 кгс/см2.

Пропускная способность предохранительного клапана обеспе­

чивается только при полном его открытии, которое возможно при

давлении несколько большем, чем установочное давление клапана.

Например, предохранительные клапаны конструкции Гипронефте-

маша открываются на полный проход при превышении давления над установочным в пределах до 10%. Поэтому при расчете избы­

101

точное давление перед предохранительным клапаном р\ следует принимать с коэффициентом 1,1 от расчетного давления аппарата,

Т. Є. Pi= 1,1 Ррасч-

В ТУ ПК—71 рекомендуется установочное давление для рабо­

чих предохранительных клапанов на аппаратах принимать равным

расчетному давлению этого аппарата. Установочное давление для контрольных предохранительных *клапанов следует принимать на

5%, но не менее чем на 1 кгс/см2 ниже установочного давления ра­

бочего клапана. Значения давлений р\, принимаемых при расче­

тах пропускной способности предохранительных клапанов, и зна­

* Установочное давление для рабочих предохранительных клапанов на складских емкостях сжиженного газа и ЛВЖ с температурой кипения ниже 45 0C следует принимать равным 1,05 от расчетного давления емкости, но не менее чем на 0,5 kγc∕cm2 выше расчетного давления.

При сбросе в систему с противодавлением для клапанов ППКДІ в момент первого хлопка клапана создается следующее равнове­

* См. стр. 115.

102