Главная » 2011 » Июнь » 7 » Конструкции и классификация отключающих и обратных клапанов.
13:45
Конструкции и классификация отключающих и обратных клапанов.
Отключающие клапаны Современные энергетические, химические и другие установки снабжаются большим количеством устройств, приводов и приборов, к которым присоединяются импульсные трубопроводы с малыми условными диаметрами прохода для подачи управляю¬щей или контролируемой (манометры) среды. Условия работы этих трубопроводов (наружное расположение, малые диаметры, вибрации оборудования) приводят к частым поломкам и обрывам их, в результате чего рабочая среда начинает свободно выходить в атмосферу. В тех случаях, когда это недопустимо (ядовитые, радиоактивные среды), применяются отключающие клапаны. Они предотвращают выход среды в атмосферу при чрезмерно большом расходе среды через импульсный трубопровод (обрыв). Классификация отключающих клапанов приведена на схеме 2.8, а применяемые конструкции показаны на рис. 2.106 и 2.107. Рис. 2.106. Клапаны отключающие из коррозионно-стойкой стали цапковые пружинные: а — с нерегулируемым расходом для воды и пара (Pv= 25 МПа, ^v)< 350°C); б —с регулируемым расходом для воды и пара (ру = 25 МПа, < 290 °С) Рис. 2.107, Клапан отключающий стальной грузовой поршневой с патрубками под приварку для жидких и газообразных сред Отключающий клапан можно рассматривать как двухпозиционный регулятор расхода, реагирующий на скорость рабочей среды в контролируемом трубопроводе, открытый при малых расходах и закрытый при повышении скорости среды свыше предельно допустимой. Силовая нагрузка на затвор может создаваться пружиной или грузом (послйднее редко). Усилие пружины удерживает клапан в открытом положении. При возникновении перепада давления на рабочем органе затвор, преодолевая сопротивление пружины, под действием гидродинамического усилия, создаваемого на затворе, закрывает рабочий орган. Для его открытия необходимо выравнять давление до и после золотника или переместить принудительно золотник в открытое положение рабочего органа. Грузовой отключающий клапан с поршнем срабатывает тогда, когда скорость рабочей среды в обслуживаемом трубопроводе достигнет аварийного значения (обрыв трубы за клапаном). В связи с высокой скоростью давление над поршнем понижается, и под действием перепада давления над и под поршнем он поднимается и закрывает соединенным с ним затвором седло клапана. Пока с одной стороны золотника будет действовать давление, запорный орган клапана будет закрыт. Отключающие клапаны могут быть с регулируемым и нерегулируемым расходом срабатывания. Они могут также иметь отдельно расположенный чувствительный элемент. Наиболее широко используются отключающие клапаны с пружинным нагружением, так как такие клапаны допускают установку их в любом рабочем положении. Они включаются в работу автоматически после устранения неисправности в трубопроводной системе и выравнивания давления по обе стороны клапана. Для токсичных сред применяются сильфонные отключающие клапаны. Изготовляются они из углеродистой и коррозионно-стойкой сталей.
Обратные клапаны В процессе эксплуатации трубопроводных систем могут возникнуть условия, например при аварийной остановке насоса или компрессора, технологическом снижении давления на каком-либо участке, при разрыве трубопровода и т. д., когда поток среды изменит направление на обратное. Для того чтобы исключить эту возможность, применяются обратные клапаны, которые пропускают рабочую среду только в одном нужном направлении. При изменении направления потока на обратное они закрываются, прекращая обратное движение рабочей среды. Классификация обратных клапанов приведена на схеме 2.9. Обратные клапаны бывают поворотные и подъемные. Поворотные подразделяются на простые и безударные, подъемные могут быть горизонтальными (для горизонтальных трубопроводов) и вертикальными (для вертикальных трубопроводов), односедельные и многоседельные. Обратные клапаны с сеткой, предназначенные для водо- и нефтезаборных устройств, называются приемными. Схема 2.9 Все обратные клапаны устанавливаются на линии только в одном направлении с учетом движения рабочей среды «под клапан» при открытом положении. Чтобы сделать обратный клапан более чувствительным к перемене направления потока и ускорить его посадку, тарелку снабжают пружиной или дополнительным грузом, однако это повышает потерю напора и расход энергии на перемещение рабочей среды в трубопроводе. В некоторых случаях, например на главных трубопроводах АЭС, обратные клапаны должны в закрытом положении допускать естественную циркуляцию теплоносителя. В этих клапанах полное закрытие происходит при обратном потоке больше предусмотренного расчетного, но и при этом естественная циркуляция не прекращается, так как в диске каждого обратного клапана имеется небольшое отверстие, достаточное для циркуляции среды. В некоторых случаях обратный клапан используется как не-воЗвратно-запорная арматура, для чего он снабжается шпинделем или другим устройством, позволяющим прижать тарелку к седлу и зафиксировать ее в таком положении. Обратные клапаны создают некоторое гидравлическое сопротивление в связи с поддержанием затвора в открытом положении. Подъемные обратные клапаны проще, чем поворотные, а их конструкция позволяет обеспечить надежную герметичность, однако при работе на загрязненных средах возможно заедание затвора в направляющей части крышки. Поворотные клапаны менее чувствительны к загрязненности среды, позволяют контролировать положение захлопки и использовать демпфирующие устройства для предотвращения гидравлического удара при резком закрытии клапана. Рис. 2.108. Клапаны обратные подъемные муфтовые: а — для воды (Ру == 1 МПа, ^р<50°С); б — для жидких и газообразных нефтепродуктов {ру = 16 МПа, ^ 300 °С)
С учетом приведенного, подъемные обратные клапаны обычно используются для малых условных диаметров прохода и чистых сред, в остальных случаях применяются поворотные обратные клапаны. Следует иметь в виду, что затвор обратного клапана при открытом его положении постоянно находится в движении в связи с гидродинамическими возмущениями, создаваемыми в потоке. При этом происходят колебательное движение затворов поворотных клапанов и интенсивный износ оси и проушины захлопки в них и хвостовика золотника клапана в подъемных клапанах. На рис. 2.108—2.111 приведены различные конструкции подъемных обратных клапанов, а на рис. 2.112—2.119 — конструкции поворотных клапанов. В подъемных обратных клапанах при подъеме тарелки не должно происходить торможения (демпфирования) в направляющем отверстии под хвостовик тарелки. Для этого в полом хвостовике делается небольшое отверстие, соединяющее низ направляющего отверстия с полостью клапана. При сплошном хвостовике отверстие в стенке полой направляющей крышки сверлится вверху. Приемные клапаны, снабженные предохранительной сеткой, используемые в насосных установках при всасывании воды или нефти, могут быть подъемными или поворотными с одной или несколькими створками. В последнее время везде наблюдается тенденция более широкого применения поворотных обратных клапанов и замена ими подъемных. Часто поворотные клапаны снабжаются дополнительными грузами, но они могут создавать сильные удары при открывании, в результате чего они отрываются. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы угол уплотнительных колец в.седле не был слишком мал и не создавалось заклинивания тарелки в седле, так как при этих условиях открывание клапана происходит только после нарастания значительного давления под тарелкой — открывание происходит с сильным ударом. Обратные клапаны с большими условными диаметрами прохода снабжаются наружным обводом, снабженным задвижкой. Обвод необходим для избежания гидравлического удара в системе при срабатывании клапана. С этой целью такие клапаны снабжают гидравлическим демпфером, связанным с поворотной осью затвора. Многостворчатые обратные поворотные клапаны (см. рис. 2.119) в последнее время не находят применения. Поворотные диски (захлопки) этих клапанов ввиду их малой массы в процессе работы колеблются с высокой частотой, быстро изнашивают оси и проушины, а иногда доводят их до разрушения. Рис. 2.112. Клапаны обратные поворотные чугунные фланцевые: а — для веды и пара (/?у=1,бМПа, ^ 225 °С); б — гуммированный для коррозионных сред (Ру = 0,6 МПа, /р < 65 "С) Поворотные обратные клапаны делятся на простые и безударные. В первых ось поворота диска (захлопки) вынесена за пределы проходного отверстия трубы, у вторых — ось пересекает проходное отверстие и расположена выше центра отверстия. Вертикальные подъемные клапаны, снабженные перепускным устройством и демпфером, применяются в энергетических установках. Они устанавливаются на вертикальном трубопроводе за питательным насосом. Когда тарелка садится на седло, предотвращая обратный поток воды, автоматически начинает действовать перепускное устройство. При подъеме тарелки перепуск прекращается. Перепуск воды в данных условиях необходим для того, чтобы предотвратить «запаривание» насоса при закрытом обратном клапане. Принцип работы невозвратно-запорной арматуры состоит в том, чтобы диск соединялся со шпинделем электропривода при помощи шатуна. Благодаря прорези диск (захлопка) может выполнять роль как обратного клапана, так и запорного органа — быть полностью приподнятым или прижатым к седлу. Обратные клапаны могут иметь затвор и в виде упругой резиновой манжеты, но они широкого применения не получили из-за ограниченного срока службы резины и невысоких допустимых энергетических параметров рабочей среды, ограниченных свойствами резины. Основные параметры обратных клапанов регламентированы ГОСТ 22445—77* (СТ СЭВ 4367—83).
