для чего каждый паровой котел должен иметь предохранительные клапаны

ГОСТ 24570-81 Клапаны предохранительные паровых и водогрейных котлов. Технические требования

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ
ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

1. Общие требования

2. Требования к предохранительным клапанам прямого действия

3. Требования к предохранительным клапанам, управляемым при помощи вспомогательных устройств

4. Требования к подводящим и отводящим трубопроводам предохранительных клапанов

5. Пропускная способность предохранительных клапанов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КЛАПАНЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ

Safety valves of stream and hot-water boilers.
Technical requirements

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30 января 1981 г. № 363 срок введения установлен

Проверен в 1986 г. Постановлением Госстандарта от 24.06.86 № 1714 срок действия продлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на предохранительные клапаны, устанавливаемые на паровых котлах с абсолютным давлением выше 0,17 МПа (1,7 кгс/см2) и водогрейных котлах с температурой воды выше 388 К (115 °С).

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1711-79.

Стандарт устанавливает обязательные требования.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Для защиты котлов допускаются предохранительные клапаны и их вспомогательные устройства, соответствующие требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», утвержденных Госгортехнадзором СССР.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Конструкция и материалы элементов предохранительных клапанов и их вспомогательных устройств должны выбираться в зависимости от параметров рабочей среды и обеспечивать надежность и правильность действия в рабочих условиях.

1.3. Предохранительные клапаны должны быть рассчитаны и отрегулированы так, чтобы давление в котле не превышало рабочее давление более чем на 10%. Допускается по вышение давления, если это предусмотрено расчетом котла на прочность.

1.4. Конструкция предохранительного клапа на должна обесп ечивать свободное перем ещ ение подвижных элементов клапана и исключить возможность их выброса.

1.5. Конструкция предохранительных клапанов и их вспомогательных элементов должна исключать возможность произволь ного изменения их регулировки.

наименование предприятия-изготовителя ил и его товарный знак;

порядковый номер по с истеме нумерации пр едприятия-изготовителя или номер серии;

условный диаметр на входе и выходе из клапа на;

расчетную площадь сечения;

вид среды и ее параметры;

характеристику и размеры пружины ил и груза;

коэффициент расхода пара a , равный 0,9 коэффици ента, полученного на основании проведенных испытан ий;

значение давления начала открывания и допускаемый диапазон давления начала открывания;

характеристику материалов основных элем ентов клапана (корпус, тарелка, седло, пружина);

данные об испытаниях типа клапана;

допустимые пределы рабочих давлений по пруж ин е.

1.7. На табличке, прикр епл енной к корпусу каждого предохранительного клапана, или непосредственно на его корпусе должны быть нанесены следующие данные:

наименование предприятия-изготовит еля или его товарный знак;

порядковый номер по системе нумерац ии предприятия-изготовителя или номер серии;

коэффициент расхода пара a ;

значение давления начала открывания;

диаметр условного прохода;

мат ер иал корпуса для арм ат уры, изготовленной из стали со специальными требованиями;

обозначение основного конструкторского документа и условное обозначение изделия.

Место нанесения маркировки и размеры маркировочных знаков устанавливаются в технической документации предприятия-изготовителя.

1.6, 1.7. (И змененная редакция, Изм. № 1).

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМ КЛАПАНАМ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

2. 1. Конструк ция предохранител ьного клапа на должна пред усматри вать устройство для пров ерки исправности действия клапана во время работы котла путем принудительного открывания клапана.

Возмож ность пр инуд ит ель ною открывания долж на быть обеспечена пр и 80% д авл ения нача ла открывания.

2.1. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.2. Разность давлений полного открывания и начала открывания клапана не должна пр евышать сл едующих з нач ений:

2.3. Пружины пр едохранит ель ных клапанов долж ны быть защищены от недопустимого нагр ева и непосредственного возд ействия рабочей среды.

При пол ном открывании клапана должна быть исключена возмож ность вза имного соприкосновения витков пружины.

Конструкция пружинных клапанов должна исключать возможность затяжки пружин сверх установленного значения, обусловленного наибольшим рабочим давлением для данной конструкции клапана.

2.3. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.4. Прим енени е саль никовых у плот нени и штока клапа на не допускается.

2.5. В кор пусе предохранительного кла пана, в местах во зможного скопления конденсата, должно быть пр едусмотрено устройство для его удаления.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМ КЛАПАНАМ, УПРАВЛЯЕМЫМ ПРИ ПОМОЩИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

3.1. Конструкция предохранительного клапана и вспомогательных устройств должна исключать возможность возникновения недопустимых ударов при открывании и закрывании.

3.2. Конструкция предохранительных клапанов должна обеспечивать сохранение функции защиты от превышения давления при отказе любого управляющего или регулирующего органа котла.

3.3. Предохранительные клапаны с электроприводом должны быть снабжены двумя независимыми друг от друга источниками питания.

В электрических схемах, где исчезновение энергии вызывает импульс, открывающий клапан, допускается один источник питания электроэнергии.

3.4. Конструкция предохранительного клапана должна предусматривать возможность управления им вручную и в необходимых случаях дистанционного управления.

3.5. Конструкция клапана должна обеспечивать его закрывание при давлении не менее 95% рабочего давления в котле.

3.6. Диаметр проходного импульсного клапана должен быть не менее 15 мм.

Внутренний диаметр импульсных линий (подводящих и отводящих) должен быть не менее 20 мм и не менее диаметра выходного штуцера импульсного клапана.

Импульсные линии и линии управления должны иметь устройства для отвода конденсата.

Установка запорных органов на этих линиях не допускается.

Допускается установка переключающего устройства, если при любом положении этого устройства импульсная линия будет оставаться открытой.

3.7. У предохранительных клапанов, управляемых при помощи вспомогательных импульсных клапанов, допускается установка более одного импульсного клапана.

3.8. Предохранительные клапаны должны эксплуатироваться в условиях, не допускающих замерзания, коксования и коррозионного воздействия среды, применяемой для управления клапаном.

3.9. При использовании для вспомогательных устройств внешнего источника энергии предохранительный клапан должен быть снабжен не менее чем двумя независимо действующими цепями управления таким образом, чтобы при отказе одной из цепей управления другая цепь обеспечивала надежную работу предохранительного клапана.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДВОДЯЩИМ И ОТВОДЯЩИМ ТРУБОПРОВОДАМ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

4.1. На подводящих и отводящих трубопроводах предохранительных клапанов не допускается установка запорных органов.

4.2. Конструкция трубопроводов предохранительных клапанов должка обеспечивать необходимую компенсацию температурных расширений.

Крепление корпуса и трубопроводов предохранительных клапанов должно быть рассчитано с учетом статических нагрузок и динамических усилий, возникающих при срабатывании предохранительного клапана.

4.3. Подводящие трубопроводы предохранительных клапанов должны иметь уклон по всей длине в сторону котла. В подводящих трубопроводах должны исключаться резкие изменения температуры стенки при срабатывании предохранительного клапана.

4.4. Падение давления в подводящем трубопроводе к клапанам прямого действия не должно превышать 3% от давления начала открывания предохранительного клапана. В подводящих трубопроводах предохранительных клапанов, управляемых при помощи вспомогательных устройств падение давления не должно превышать 15%.

При расчете пропускной способности клапанов указанное снижение давления обоих случаев учитывается.

4.4. (Измененная редакция, Изм. № 2).

4.5. Отвод рабочей среды из предохранительных клапанов должен осуществляться в безопасное место.

4.6. Отводящие трубопроводы должны быть защищены от замерзания и иметь устройство для отвода конденсата.

Установка запорных устройств на дренажах не допускается.

4.6. (Измененная редакция, Изм. № 2).

4.7. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть не менее наибольшего внутреннего диаметра выходного патрубка предохранительного клапана.

4.8. Внутренний диаметр отводящего трубопровода должен быть рассчитан таким образом, чтобы при расходе, равном максимальной пропускной способности предохранительного клапана, противодавление в его выходном патрубке не превышало максимального противодавления, установленного предприятием-изготовителем предохранительного клапана.

4.9. Пропускную способность предохранительных клапанов следует определять с учетом сопротивления звукоглушителя; его установка не должна вызывать нарушений нормальной работы предохранительных клапанов.

4.10. На участке между предохранительным клапаном и звукоглушителем должен быть предусмотрен штуцер для установки прибора, измеряющего давление.

5. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

5.1. Суммарная пропускная способность всех предохранительных клапанов, устанавливаемых на котле, должна удовлетворять следующим условиям:

для паровых котлов

для экономайзеров, отключаемых от котла

для водогрейных котлов

— прирост энтальпии воды в экономайзере при номинальной производительности котла, Дж/кг (ккал/кг);

Расчет пропускной способности предохранительных клапанов водогрейных котлов и экономайзеров допускается выполнять с учетом соотношения пара и воды в пароводяной смеси, проходящей через предохранительный клапан при его срабатывании.

5.1. (Измененная редакция, Изм. № 2).

5.2. Пропускную способность предохранительного клапана определяют по формуле:

Значения коэффициента В₁ для насыщенного пара

Источник

Как выбрать предохранительные клапаны для котла отопления, их предназначение и установка

При работе отопительной системы требуется регулярный контроль внутреннего давления. Но невозможно предусмотреть все и находиться возле датчиков постоянно. Лучше всего сразу установить котловой клапан, предохраняющий систему обогрева от поломок.

Зачем нужен предохранительный клапан

Теплоноситель при закачивании в трубы имеет температуру около +15 ºС, при нагревании в котле вода начинает нагреваться, расширяться, повышая внутритрубное давление. Это может спровоцировать протекание сварных швов, изломом или разрывом полимерных крепежных элементов. Котел при этом может взорваться. В лучшем случае произойдет короткое замыкание электроприборов котельной.

Если степень теплоотдачи газовых или жидкотопливных аппаратов еще можно контролировать, то у твердотопливных это невозможно.

В системе на жидких энергоносителях аппаратура устанавливаются датчики, встроенной автоматикой безопасности, которая срабатывает в экстренной ситуации и отключает приборы.

При отапливании дровами, углем можно попытаться урегулировать силу горения за счет закрывания заслонки, но на это необходимо время. Теплогенератор инертен, из-за чего теплоноситель сильно перегревается.

Когда печь еще в стадии прогрева, достаточно перекрыть доступ воздуха, чтобы быстро загасить пламя. Если же горение раскалило котел до предельно допустимой температуры, то сгорание замедлится, а топка еще некоторое время будет выделять много тепла.

Чтобы избежать последствий резкого или излишнего повышения давления, нужно использовать предохранительный сбросной клапан. В момент перегрузки системы затвор перекрывается, выводя часть лишнего пара наружу. Как только объем нагрузки вернется в норму, затвор закрывается, уходит в ожидание следующего сброса.

Виды клапанов и принцип их работы

Любая модификация предохранительных клапанов в обогревательной системе включает запорный элемент и механизм силового воздействия. По особенностям конструкции выделяют несколько видов предохранителей.

Отдельно классифицируют краны для сброса теплового потенциала с сильфоном, термочувствительной жидкостью, которая компенсирует перепады нагрузок. Существуют модели, содержащие в комплекте группу безопасности в виде подрывного клапана с деталью, отвечающей за отведение воздуха и манометра.

Обратный сбросной клапан для конструкции отопления бывает пружинным или гравитационным. За счет встроенных механизмов замыкатель удерживается закрытым, что обеспечивает движение потока теплоносителя в одном направлении.

Замыкатели бывают двустворчатыми, лепестковыми, дисковыми, прижимающимися к седлу, втулке, другому главному основанию. Необходимо чтобы получился герметичный затвор.

Принцип работы предохранителя кроется в том, что при обычном состоянии закрепляемая между штоком и пружиной мембранная прослойка плотно прилегает к седлу, герметично перекрывая выход. В случае, когда теплоноситель закипает, наблюдается расширение жидкости, нагрузка внутри системы поднимается, но частично регулируется за счет расширителя.

При максимально допустимом уровне нагрузки пружина сильно сжимается, освобождая мембрану, которая сразу открывает проход.

Крышка поднимается, выпуская столько разгоряченного пара, сколько требуется для стабилизации работы оборудования.

Когда работа нормализуется, пружина возвращается в исходное положение, мембрана герметично перекрывает спусковое отверстие, крышка возвращается на место.

Если хозяин находится рядом с приборами, можно выполнить экстренный сброс собственноручно, повернув верхнюю рукоятку.

По способу прижима

При обогреве частного дома, квартиры или промышленного помещения, где используется оборудование малой мощности, чаще выбирают пружинный клапан экстренного сброса избыточного давления воды для системы отопления.

Это простые, компактные, недорогие, но надежные модели, которые можно комбинировать для безопасности с другим оборудованием.

Степень сжатия пружины связана с тем параметром нагрузки, при котором срабатывает клапан. Упругость пружинки влияет на диапазон настроек.

Принцип работы устройства: на затвор оказывает давление водяной поток, по мере усиления которого сильно повышается степень сжатия пружины. От этого шток золотника поднимается вверх, выпуская лишний пар, и внутритрубный объем жидкости стабилизируется. Тем временем пружина возвращает агрегат в его исходное состояние.

Пружинные модификации производятся из высокопрочной латуни, применяются технологии горячей штамповки. Сама пружника стальная, а мембрана, уплотнители, рукоятка полимерные.

Можно выбрать модели с заводскими настройками или те, которые нужно настраивать индивидуально во время монтажа.

Рычажный предохранитель

Рычажно-грузовые предохранители используются реже, так как поднятие штока обеспечивает внешний навешанный груз, перемещающийся по всему рычагу, регулируя степень прижатия штока к седлу.

По степени поднятия затвора

Малоподъемные клапаны предполагают поднятие затвора не более, чем на 0,05 от диаметра седла: механизм открытия полностью пропорциональный.

Изделие характеризуется низкой пропускной способностью, примитивной конструкцией. Предохранитель устанавливается на установках с жидкой средой.

Полноподъемная модификация

Полноподъемные вариации способствуют максимально допустимому уровню поднятия затвора, что улучшает пропускную способность, так как сбрасывается большое количество пара за один раз.

По скорости срабатывания

Пропорциональный аварийный клапан срочного сброса избыточного давления воды в системе отопления предполагает, что затвор поднимается постепенно, соответственно степени внутренней нагрузки. По мере подъема заслонки объем выпускаемого пара плавно увеличивается. Такие установки можно использовать при любом типе котла, но чаще всего их ставят в системы с водой или другой жидкостью.

Двухпозиционные клапаны срабатывают моментально, полностью открываясь при повышении давления. Рекомендуется ставить такие приборы в сжимаемую среду. Главным недостатком предохранительного элемента является присутствие автоколебаний засова.

Клапан двухпозиционный

Монтаж двухпозиционных клапанов должен производиться с учетом сброса большого количества воды при резком открытии. Получается очень быстрый сброс давления, закрытие затвора, как следствие – гидроудар, что отсутствует в пропорциональных предохранителях.

Ознакомиться подробнее с устройством клапана, принципом его работы можно в следующем видео:

Особенности трехходовых аварийных клапанов

Предохранительные трехходовые клапаны для конструкции отопления используются в обогревательных системах при низких температурах в контуре.

Конструкция предусматривает наличие трех отверстий, где одно входное, а другие два – выводящие. Внутренние потоки регулируются заслонкой в форме шара или штока, а распределение жидкости осуществляется вращениями.

Клапан отвечает за то, чтобы все области контура были разграничены, плотность потока равномерно распределялась по всем зонам, температура нормализовалась.

Трехходовой клапан

При наличии системы теплого пола по напольному контуру нельзя пустить слишком горячий поток, потребуется его смешать с остывшей жидкостью, что обеспечивает трехходовая модель.

Работа происходит под контролем температурного датчика, который ставят в низкотемпературный контур. Тогда при отклонениях срабатывает механизм затвора, впускающий или ограничивающий выход жидкости из обратных труб.

Когда требуется предохранительный клапан

Замкнутая гидравлическая отопительная система оснащается предохранителем, если предусматривается нагрев теплоносителя.

Для постоянного контроля внутреннего давления нужно поставить бак расширения мембранного типа.

Как работает клапан в сочетании с расширительным баком

Расширительное устройство производит регулярный контроль, но не защищает от поломки в экстренных ситуациях. Иногда бак не может нормально работать, так как внутри нет воздуха.

Бак не способен заменить подрывной клапан для защиты котла или наоборот. У каждого из элементов свой порог воздействия на систему, поэтому один из них не может быть использован вместо другого.

Пример оборудования для узла безопасности

Расширительный агрегат может временно принять небольшие объемы излишек, но при большом заборе лишнего пара через несколько сбросов нарушается герметичность устройства, проявляется постоянная протечка.

Предохранительная деталь нужна только на аварийные случаи при экстремальной нагрузке системы. После нормализации давления необходимо принять меры по устранению причин такого скачка.

Оба устройства защищают трубы и котельную в случае резких перепадов давления.

Когда срабатывает клапан

Ситуации, когда происходит экстренный сброс давления:

Когда котел работает на очень высокой мощности, вырабатывается очень много пара, что невозможно урегулировать даже самым надежным расширителем.

Когда требуется защита

При монтаже оборудования лучше всего сразу поставить независимый клапан.

Необходимо установить приспособление на систему горячего водоснабжения, если вода нагревается не проточным методом, а от отопительного котла.

Отдельные замкнутые контуры, нагреваемые теплообменником или другими источником тепла, также оснащаются предохранителем.

Клапан нужен в разных гидравлических соединениях, функционирующих под давлением или с компрессорным насосом.

Монтаж клапана в систему отопления

Предохранительный кран ставят сразу за выходным патрубком котла (достаточно отступить 20-30 см). Требуется манометр для визуального контроля, отслеживания состояния системы.

Между клапаном и основным источником тепла запрещено размещать запорные краны, задвижки или перекрывающие приборы.

Где располагается клапан

Чтобы излишки воды удалялись через выпускной патрубок, устанавливают специальную сливную трубку, соединяемую с канализацией или обратной линией трубопровода.

Если смонтирована гравитационная система закрытого типа, то предохранитель ставят в наивысшей точке.

Рекомендации по выбору

Качественные клапаны экстренного сброса редко стоят дешево, так как их делают из бронзы, латуни или нержавеющей стали. Главное, смотреть, чтобы было нормальное соотношение цены и качества.

Допускается подбор самого простого варианта, который мало стоит, но его проблематично регулярно проверять.

Повышает расходы, но улучшает показатель безопасности манометр, помогающий контролировать состояние оборудования.

Сделать малую систему обогрева автономной поможет сильфонный клапан.

Важно, чтобы основной механизм был достаточно надежным, но не очень упругим, а регулировка – удобной. Необходимо сразу проверить соответствие диаметра предохранителя и трубы, исходящей от котла, чтобы не пришлось менять деталь.

Если трубы с малым диаметром, то будет достаточно шарикового или тарельчатого оборудования. Гравитационный клапан монтируют только в горизонтальном положении, а основной затвор делают всегда лепесткового вида.

Нужно поставить несколько воздухоотводчиков, если используются бойлер, стояк. При водяном типе отопления в самую верхнюю точку ставят расширитель, который замещает несколько воздухоотводчиков. Но такой вариант усложняет обслуживание и занимает много места.

Регулирующую арматуру выбирают на основании того, какая степень комфорта ожидается, каков предположительный срок эксплуатации отопления. При настройке на минимальные параметры снижается уровень шума, а в ситуации с водяным обогревом предотвращается образование ржавчины. Арматурные элементы уменьшают нагрузку, повышают ресурсные значения циркуляционного насоса.

Когда теплоноситель – масло, или обогрев работает хорошо, ставят перепускной клапан, который работает постоянно, надежно обеспечивая требуемый уровень защиты.

Предохранительный сбросной клапан для котла оснащается особой числовой маркировкой с буквами атм, что обозначает, какое давление способно выдержать конкретное изделие, чтобы исправно работать.

Обычным заданным давлением для бытового предохранителя является отметка 3 атм. Предварительная нагрузка составляет всего 1,5 атм, а рабочее давление на максимальных температурах достигает 2,5 атм. Значит, при превышении обозначенных параметров ситуация становится аварийной, и должен сработать клапан.

У качественной продукции минимальный показатель прочности составляет 4 атм, его иногда превышают при ручной заливке отопительной жидкости.

Предохранительный регулирующий клапан стабилизирует работу всей системы на безопасном уровне.

Редукционная модель нормализует силу притока теплоносителя за счет корректировки внутреннего сечения входной части трубопровода.

Рычажно-грузовая вариация предполагает применение для крупных линий трубопровода с большим сечением, включает в себя золотник, который открывает перекрывающий вентиль. Механизм срабатывает, когда уровень давления превышает тяжесть грузиков, навешанных на рукоятку.

В замкнутых системах иногда устанавливается клапан давления, степень срабатывания которого настраивают вручную. С помощью регулируемой термоголовки и механического воздействия на нее выполнять настройку функционирования через сервопривод очень удобно.

Перепускное изделие уменьшает нагрузку от теплоносителя, стабилизирует функционал отопления. Устанавливается вместо сбросного крана: в обратном трубопроводе нагнетается температура, после этого лишняя часть жидкости возвращается обратно в общую магистраль. Теперь давление уже регулируется.

Деталь располагают за циркуляционным насосом, подсоединяют одновременно к подающему и обратному патрубку.

Заключение

Чтобы отопительная конструкция исправно работала, требуется не только снабдить узел котельной приспособлениями для повышения безопасности, но и правильно пользоваться оборудованием. Рекомендуется регулярно проверять исправность элементов единой системы, своевременно устранять мелкие неполадки.

Все запорные элементы и краны экстренного сброса всегда должны закрепляться прочно, быть рабочими, чтобы избежать разорванных труб или взрыва котла.

Наглядное объяснение принципа установки воздушного клапана можно посмотреть в следующем видео:

Источник