Назначение предохранительных клапанов и основные определения.
Задачей предохранительных клапанов является предохранение устройств, находящихся под давлением, от слишком высокого подъема давления выше предельного показателя.
Механизм этого действия работает следующим образом:
По достижении давления начала открытия клапан должен начать открываться;
При дальнейшем росте давления он должен перенять поток среды и стабильно его выводить;
После снижения давления в системе он должен снова герметично закрыться.
В предохранительных клапанах непосредственного действия, процесс открытия и закрытия происходит исключительно под влиянием силы, вызываемой рабочим фактором, а также противодействующей силой предохранительного механизма, которым является пружина.
Процесс изменения давления в устройстве, оснащенном предохранительным клапаном непосредственного действия, во временной функции представлен следующим графиком:
Под рабочими параметрами предохранительного клапана следует понимать:
p0 – давление, при котором наступает начало открытия клапана безопасности (начальное давление срабатывания);
p1 – давление, вызывающее максимальный шаг тарелки клапана (давление сброса);
b1 – процентный прирост начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимый для достижения полного шага и тем самым максимальной пропускной способности;
b2 – процентное падение начального давления срабатывания перед предохранительным устройством, необходимое для герметичного закрытия;
pr – рабочее давление предохраняемого устройства (давление нормальной работы устройства).
Диапазон работы предохранительного клапана находится между давлением, допустимым для предохраняемого устройства (Pmax), и максимальным давлением, которое может быть в устройстве после срабатывания предохранительного клапана (1,1 Pmax). Рабочее давление механизма (Pr), которое ниже допустимого давления (Pmax), позволяет свободно регулировать давление в механизме в диапазоне Pr -Pmax, без срабатывания предохранительного клапана.
Правильно подобранное предохранительное устройство должно соответствовать двум следующим основным условиям:
• должно успешно предохранять механизм, находящийся под давлением, от подъема давления выше значения, превышающего его допустимое значение максимально на 10%
• не должно своим срабатыванием мешать правильной эксплуатации механизма, находящегося под давлением.
Выполнение этих задач требует от проектировщика соответствующей регулировки и подготовки диапазонов рабочих давлений предохраняющего устройства в соответствии с зонами давлений, необходимых для предохраняемого устройства, находящегося под давлением.
Общие указания при определении значения начального давления срабатывания предохранительного клапана.
В случае малых сечений гнезда клапана (d0<20 мм) уплотняющие поверхности не столь велики, допуски исполнения оказывают существенное влияние на начальное давление срабатывания и герметичность закрытия. Поэтому рекомендуется в этом случае уменьшить разницу между рабочим давлением предохраняемого устройства, находящегося под давлением, и начальным давлением срабатывания предохранительного клапана (рабочей разницы давлений). Также и при низком давлении срабатывания рабочая разница давлений, как правило, больше, чем в случае высоких начальных давлений срабатывания.
Представленный график показывает рекомендации в этом диапазоне.
Кроме того, внешнее влияние в виде механических ударов среды со стороны притока, а также пульсация потока (как, например, в поршневых компрессорах) требует также большей разницы давлений.
Расчет пропускной способности предохранительных клапанов для жидкости.
Пропускная способность должна рассчитываться согласно нижеприведенной формуле:
В которой:
m - пропускная способность предохранительного клапана (кг/ч);
αс - коэффициент истечения предохранительного клапана для жидкости*
F0 - расчетная площадь сечения канала притока предохранительного клапана (мм2)*;
Р1 - давление сброса (МПа);
Р2 - давление оттока (МПа);
ρ - плотность жидкости перед предохранительным клапаном при давлении Р1 и температуре T1 (кг/м3)
* - значения взять соответственно выбранному типу клапана.
Для других сред (пар, газ и т.д.) расчет предохранительных клапанов ведется техническими специалистами фирмы «НЕМЕН».