Запорный орган предохранительного клапана по ряду причин не обеспечивает абсолютной герметичности закрытого предохранительного клапана. Несмотря на тщательную притирку золотника к седлу некоторая протечка рабочей среды возможна, В связи с действием теплосмен в процессе эксплуатации арматуры происходит коробление уплотнительных колец, а в результате коррозии и воздействия среды — износ рабочих поверхностей. С течением времени протечка может увеличиваться. В целом ряде случаев (токсичная или агрессивная среда) протечка через предохранительный клапан совершенно недопустима, в этих условиях последовательно с предохранительным клапаном устанавливается мембранное разрывное устройство (МРУ). Оно может быть использовано самостоятельно, без предохранительного клапана, когда он не в состоянии нормально функционировать, например при работе на кристаллизующихся средах с образованием твердых тел, препятствующих открытию клапана. Назначение мембранного разрывного устройства состоит в том, что при нормальных условиях работы установки герметично м надежно отделить друг от друга технологическую и выпускную линию, а при возникновении аварийнйгд давления быстро, путем разрушения мембраны, открыть прохоД избыточной среде. По характеру разрушения мембраны можно разделить на разрывные, срезные, ломающиеся, выщелкивающие, отрывные и мембраны специального назначения. Наиболее часто применяются разрывные мембраны, разработанные ВНИИТБ ХП {Всесоюзный научно-исследовательский институт техники безопасности в химической промышленности, Северодонецк). Для того чтобы обеспечить своевременный разрыв, мембрану следует закреплять таким образом, чтобы она не вытягивалась из-под фланцев, в противном случае давление разрыва может существенно повыситься. Надо также обращать внимание на скругление внутренних опорных кромок выходного фланца, так как при острых кромках может произойти преждевременный срез мембраны. Плоские мембраны применяются для предотвращения взрывного повышения давления при рр « 10 МПа и Dy Для удобства и ускорения замены мембраны устанавливаются в быстросменных обоймах и зажимаются между двумя магистральными фланцами. При установке выпуклой мембраны ее выпуклая поверхность направляется в сторону меньшего давления. Помимо металлических разрывных мембран применяются графитопластовые диски, заключенные в полые круглые обоймы со сквозными отверстиями. Под действием аварийного давления графитопласт продавливается сквозь отверстия, открывая проход рабочей среде. Графитопластовые диски обладают высокой корро-зионной стойкостью и жаростойкостью. Они имеют сравнительно стабильное давление разрушения. Основным недостатком мембранных разрывных устройств является практически не ограниченный по времени сброс рабочей среды после разрыва мембраны и незащищенность при этом системы. В подавляющем большинстве случаев излишняя потеря рабочей среды (продукта) является нежелательной, поэтому на линии устанавливается также предохранительный клапан, который автоматически закрывается после соответствующего снижения давления в системе. В ответственных установках большой единичной мощности, требующих применения оборудования повышенной надежности, применяются импульсные мембранные разрывные устройства (ИМРУ), в которых мембрана принудительно вырубается или прокалывается с помощью привода, срабатывающего автоматически при возникновении аварийного давления. Так же как и при применении МРУ, при срабатывании ИМРУ система остается незащищенной, а расход среды по времени не ограничен, поэтому требуется применение предохранительного клапана. В обоих случаях может применяться установка параллельно двух выпускных трубопроводов с мембранами и трехходового клапана между ними. При работе одна мембрана находится под давлением, а вторая — отсечена клапаном. После разрыва первой мембраны клапаном отключают патрубок разрушенной мембраны и систему переключают на целую мембрану. После этого разрушенную мембрану заменяют новой. Трехходовой клапан может быть снабжен приводом и включен в систему АСУ, обеспечивая автоматическое переключение ее на целую мембрану при снижении давления до требуемого значения. Вместо трехходового клапана могут быть использованы два запорных вентиля, соединенных концами шпинделей оппозитно так, что при закрывании одного вентиля одновременно закрывается другой. Классификация МРУ и ИМРУ приведена на схеме 2.17, а их конструкции показаны на рис. 2.163—2.166. Рис. 2.163. Предохранительные разрывные мембраны; а —с плоским уплотнением; б — с конусным уплотнением; в — с линзовым уплотнением
Материалы, применяемые для изготовления разрывных мембран, должны быть однородными и обладать определенными механическими свойствами. Максимальное отклонение пределов прочности и текучести при растяжении от номинала в одной партии проката не должно превышать. ±5 %. Предельно допустимые ра- бочие температуры (°С) для материалов, применяемых при изтовлении мембран, приведены ниже. Для изготовления металлических мембран используется листовой материал толщиной от 0,05 до 1,5 мм. Срок службы мембраны увеличивается с повышением разрушающего давления над рабочим, значительно сокращается с повышением рабочей температуры и при действии пульсаций давления. Рис, 2.164. Предохранительное мембранное разрывное устройство с графитопластовой мембраной (МРУ)
Максимальное разрушающее давление зависит от действующей температуры. В табл. 2.3 приведены значения коэффициента превышения разрушающего давления над рабочим для различных материалов в зависимости от рабочей температуры, в табл. 2,4 — значения разрушающего давления для различных материалов мембраны в зависимости от номинального диаметра мембраны D„ и толщины 6.
2.3. Значения коэффициента превышения разрушающего давления над рабочим в зависимости от температуры среды для мембран, изготовленных из различных материалов
Для защиты аппаратов (резервуаров) от разрушения в связи G нагреванием, если они не теплоизолированы и не охлаждаются, работая при атмосферном давлении, должен быть выдержан рабочий диаметр мембраны. Минимальные рабочие диаметры мембраны в зависимости от емкости аппарата приведены ниже. Рис. 2.165. Сдвоенные сблокированные мембранные разрывные устройства: а — с запорными вентилями для малых условных диаметров трубопровода; б — с задвижками для больших условных диаметров трубопровода
Чтобы стабилизировать и ускорить разрушение мембраны, используют различные методы: наносят канавки на поверхности мембраны, используют устройства в виде ножей или шипов, ускоряющие разрушение, и т. д. Рис. 2.166. Импульсное мембранное разрывное устройство (ИМРУ) с принудительным разрушением (вырубкой) мембраны для трубопроводов большого диаметра
