Импульсные предохранительные клапаны принцип действия

Импульсно-предохранительное устройство

Импульсно-предохранительные устройства ( ИПУ) представляют собой совокупность двух ПК, из которых один ( главный), установленный на основной магистрали, емкости или резервуаре, оснащен поршневым приводом, а второй ПК ( импульсный) с небольшим диаметром прохода служит чувствительным элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды н направляет ее в поршневой привод главного ПК.

Импульсно-предохранительные устройства ( ИПУ) представляют собой совокупность двух ПК, из которых один ( главный), установленный на основной магистрали, емкости или резервуаре, оснащен поршневым приводом, а второй ПК ( импульсный) с небольшим диаметром прохода служит чувствительным элементом. Он открывается по команде от датчика при соответствующем давлении рабочей среды и направляет ее в поршневой привод главного ПК.

Схема сил, действующих на предохранительного клапана.

Импульсно-предохранительное устройство, применяемое на котлах с давлением выше 39 кгс / см2 ( рис. 8 — 3), состоит из главного предохранительного клапана, импульсного клапана с электромагнитным приводом и фильтром, соединительных импульсных трубок с арматурой, переключателя универсального типа 54КФ — 55 / ПХ1 — С, сигнальной лампочки и рубильника.

Клапан запорный с рукояткой D. 10.| Монтажная схема ИПУ.

Импульсно-предохранительные устройства, устанавливаемые на трубопроводах промежуточного перегрева пара и за РОУ, отличаются от описанных выше более простым устройством, поскольку у ИК электромагнитный привод отсутствует. Выбор клапана прямого действия или ИПУ осуществляется в зависимости от параметров рабочего тела в защищаемом сосуде, а также от необходимой пропускной способности клапана.

Рассмотрим действие импульсно-предохранительного устройства, применяемого на котлах высокого давления для выпуска значительного количества пара. Пар через вентиль 7 и клапан 2 поступает в главный клапан 5 и открывает его. Излишнее количество пара уходит в атмосферу. Подвод пара по трубке 6 к главному клапану 5 прекращается, и он закрывается.

Особенностью работы импульсно-предохранительного устройства является взаимодействие двух клапанов, из которых на главный ( рабочий) пар давит не под клапан, а на клапан, что способствует принудительному уплотнению затвора и надежной работе клапана при нормальном давлении. Если давление становится выше допустимого, открывается импульсный клапан ( рычажный или пружинный) небольшого диаметра ( 10 — 20 мм), действующий пр принципу, описанному выше. Из импульсного клапана пар поступает в поршневую камеру главного предохранительного клапана, давит на поршень, посаженный на противоположный конец штока клапана, и открывает его. С понижением давления в котле до нормального импульсный клапан под действием массы груза или натяжения пружины закрывается, доступ пара в поршневую камеру прекращается и главный клапан закрывается силой давления в котле. Чтобы импульсный клапан открывался и закрывался своевременно в им-пульсно-предохранительном устройстве, устанавливают электромагнитный привод, настроенный по манометру.

При монтаже элементов импульсно-предохранительного устройства релейная аппаратура электрической части схемы управления должна монтироваться на одной из панелей блочного щита управления, а переключатели — на оперативном пульте.

Пределы применения клапанов БКЗ серии ЗС-6.

Чеховский завод энергетического машиностроения выпускает импульсно-предохранительные устройства ( ИПУ), которые состоят из следующих основных узлов: импульсного клапана ( ИК), главного предохранительного клапана ( КП) и группы исполнительных механизмов.

Как показал опыт эксплуатации, импульсно-предохранительные устройства, выполненные по данной схеме, работают недостаточно надежно.

Наиболее распространенным видом предохранительной арматуры являются импульсно-предохранительные устройства, состоящие ( для р, 3 9 МПа) из главного предохранительного клапана, вспомогательного импульсного устройства и электро-контактного манометра; обратные клапаны и затворы.

Схема импулъсно-предохранителъного.

Следует также учесть, что клапан импульсно-предохранительного устройства работает на очень большом перепаде давлений, достигающем 140 — 250 кгс / см, вследствие чего на все его детали воздействуют большие реактивные силы, возникающие в основном в затворе клапана и в его корпусе в месте поворота потока пара к выхлопному трубопроводу.

Виды предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны — это устройства, предназначенные для защиты различных систем от нежелательного повышения давления. Они являются неотъемлемой частью многих технических устройств и обеспечивают безопасную работу в различных ситуациях.

Существует несколько разновидностей предохранительных клапанов, которые отличаются по принципу работы и области применения.

1. Клапаны с запирающим элементом

Эта разновидность предохранительных клапанов работает на основе запирающего элемента, который в случае превышения заданных параметров давления срабатывает и перекрывает пропускное отверстие. Такие клапаны обеспечивают надежную защиту от аварийной ситуации, но имеют определенный срок службы.

2. Импульсные клапаны

Импульсные предохранительные клапаны работают по принципу создания импульсного сигнала, который срабатывает при превышении давления. Это позволяет сбросить излишнее давление и предотвратить возникновение аварийных ситуаций. Такие клапаны обладают высокой надежностью и широко применяются в различных областях.

3. Клапаны с куполообразной конструкцией

Клапаны с куполообразной конструкцией предназначены для защиты от воздействия внешних факторов, таких как колебания и удары. Они имеют особенность в виде куполообразного элемента, который в случае действия внешних усилий закрывает пропускное отверстие и предотвращает повреждение системы.

4. Специальные виды предохранительных клапанов

В зависимости от конкретных условий работы и требований, могут быть использованы и другие типы предохранительных клапанов. Например, в системах, где необходима высокая безотказность, могут применяться клапаны с двумя запирающими элементами.

Все предохранительные клапаны должны соответствовать определенным стандартам и правилам, чтобы обеспечить безопасность защищаемой системы. Также они должны быть испытаны на прочность и надежность перед использованием.

В целом, предохранительные клапаны являются важными устройствами, которые играют важную роль в обеспечении безопасной работы различных систем. Их использование позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций и достичь высоких результатов в работе технических устройств.

Различия в конструкциях

Устройство различных предохранительных клапанов может различаться. Так, большая часть арматуры выпускается с одним седлом. Можно встретить и конструкции, в которых два седла (и два штока с пружинами) установлены рядом.

По отношению высоты подъема запорного элемента к его диаметру различают:

малого подъема: до 1/20;
среднего подъема: до 1/4;
полного подъема: свыше 1/4.

Чем выше степень подъема, тем быстрее срабатывает устройство. Малоподъемные модели применяются для жидкостей, там, где не требуется сбрасывать большие объемы для снижения давления до нормального. В них высота подъема пропорциональна напору среды. Полноподъемные называют также двухпозиционными. Они имеют два положения: «Открыто» и «Закрыто» и предназначены для:

жидкостных систем высокого давления;
газов.

Такая конструкция позволяет быстро сбросить значительный объем газа или жидкости и применяется в особо ответственных установках и технологических комплексах.

Самые серьезные конструктивные различия наблюдаются в способах приложения нагружающей силы к запорному органу.

Пружинные клапаны

Наиболее распространены в бытовых системах- водонагревательных, водопроводных, отопительных. Золотник прижимается к седлу силой сжатой пружины. Изменяя степень предварительного сжатия пружины регулировочным винтом, можно настраивать ее на разные предельные значения. Многие модели снабжаются рычагом принудительного ручного открытия затвора для того, чтобы время от времени проверять работоспособность. Для устройств, работающих в опасных и вредных для здоровья средах, ручная контрольная продувка не предусматривается. Пружины, седла и камера устройств, работающих в агрессивных жидкостях и газах, покрывается специальными антикоррозийными покрытиями.

Шток, проходящий через корпус, уплотняется двойным сальником из особо стойких материалов (специальные сорта резины, фторопласт), исключающим в нормальных условиях проникновение агрессивных веществ в помещение.

Рычажно-грузовые клапаны

Такие конструкции для противодействия силе напора используют силу земного притяжения. Они могут монтироваться только в строго определенном производителем положении относительно горизонта и не допущены к применению на транспортных средствах и других подвижных объектах. Вес груза передается через рычаг штоку золотника, уравновешивая его до тех пор, пока давление в трубопроводе ниже порогового.

Чтобы избавиться от этих эффектов, и применяют двухседельные клапаны, каждый из которых невелик по габаритам и весу. Регулировка таких устройств проводится добавлением или удалением части груза, размещенного на рычаге. Они отличаются стабильностью параметров работы и отсутствием эффекта старения пружин, снижающих их упругость.

Магнито-пружинные клапаны

Современные конструкции относятся к изделиям непрямого действия. Запорный элемент приводится в действие соленоидом. В нормальном положении электромагнит прижимает его к седлу, а по достижении предельного напора автоматика управления отключает напряжение на катушке индуктивности. Давление среды отжимает золотник и затвор открывается.

В другой конструкции прижатие осуществляется мощной пружиной, а по достижении порогового значения напора управляющая команда включает соленоид, и он поднимает клапан.

Существует исполнение, в котором соленоид и прижимает золотник, и отжимает его под действием противоположно приложенного напряжения. В случае отключения питания устройство продолжает работать как обычное пружинное.

Главное преимущество магнитных устройств — для задания порогового значения нет необходимости в физическом доступе к арматуре. Порог можно изменить в настройках программы управления в зависимости от текущей ситуации или особенности данной стадии технологического процесса.

Такие конструкции стоят существенно дороже своих механических аналогов, но многократно окупают себя в сложных промышленных установках с большим чистом параметров и влияющих друг на друга элементов.

Как работает импульсный клапан

Импульсный клапан, также известный как электромагнитный клапан, является устройством, которое контролирует поток жидкости или газа в системе

Он является важной частью многих промышленных и бытовых систем, включая системы водоснабжения, отопление и кондиционирование воздуха, а также технологические процессы, такие как производство пищевых и фармацевтических продуктов

Работа импульсного клапана основана на принципе электромагнитной индукции. Когда электрический ток проходит через катушку с проводником, создается магнитное поле. Это магнитное поле привлекает или отталкивает неподвижный элемент клапана, позволяя или блокируя поток жидкости или газа.

Импульсные клапаны обычно состоят из трех основных частей: катушки, арматуры и корпуса. Катушка обычно выполнена из провода и находится внутри корпуса. Когда электрический ток подается на катушку, она создает магнитное поле, которое приводит к перемещению арматуры. Арматура может быть плунжером, диафрагмой или шариком, в зависимости от конструкции клапана.

Когда арматура перемещается под действием магнитного поля, она открывает или закрывает канал для потока жидкости или газа. Когда клапан открыт, поток проходит через канал и достигает нужного места назначения. Когда клапан закрыт, поток блокируется, предотвращая дальнейшее движение жидкости или газа.

Импульсные клапаны могут быть управляемыми или непрерывными. Управляемые клапаны работают по принципу открытия и закрытия в ответ на сигнал, поступающий с контроллера или другого устройства. Это позволяет точно контролировать поток и момент открытия и закрытия клапана. Непрерывные клапаны постоянно открыты или закрыты и не требуют управления.

Как и все устройства механизации, импульсные клапаны требуют регулярного обслуживания и контроля. Это может включать в себя очистку от загрязнений, замену изношенных деталей или проведение технико-тактического обслуживания. Регулярное обслуживание помогает обеспечить надежную и эффективную работу клапана на протяжении всего его срока службы.

Применение импульсных клапанов в автомобильной промышленности

Импульсные клапаны широко применяются в автомобильной промышленности для контроля и регулирования потока жидкости и газа. Они играют важную роль в системах впуска и выпуска двигателя, системах обработки отработавших газов и других механизмах автомобиля.

Система впуска и выпуска двигателя:

Импульсный клапан используется в системе впуска двигателя для контроля подачи топлива и воздуха в цилиндры. Он помогает оптимизировать смесь топлива и воздуха, что позволяет получить лучшую эффективность сгорания, повышение мощности и снижение выбросов.
В системе выпуска клапан используется для регулирования выбросов отработавших газов. Он контролирует процесс открытия и закрытия выпускного порта, обеспечивая оптимальную эффективность отработки газов и сокращение вредных выбросов в атмосферу.

Система обработки отработавших газов:

Импульсные клапаны используются в системе рециркуляции отработавших газов (EGR), которая позволяет уменьшить выбросы оксидов азота (NOx) путем передачи части отработавших газов обратно в систему впуска. Они контролируют поток отработавших газов, обеспечивая оптимальное смешивание газов в системе и улучшение сгорания.
Импульсные клапаны также используются в системе воздушного насоса для вторичного воздуха (SAI). Они позволяют контролировать подачу воздуха в систему, которая предназначена для сжигания несгоревшего топлива в отработавших газах, что способствует снижению выбросов.

Другие применения:

Импульсные клапаны могут быть использованы в системах охлаждения двигателя, где они управляют потоком охлаждающей жидкости.
Они могут также применяться в системах управления переключением передач для контроля давления в гидротрансформаторе или гидротрансмиссии.

Импульсные клапаны являются важными компонентами автомобиля, которые обеспечивают надежную и эффективную работу различных систем. Их использование в автомобильной промышленности помогает улучшить производительность, снизить выбросы и повысить эффективность автомобилей.

Применение предохранительных клапанов

Предохранительные клапаны находят применение во всех сферах, где работают с высоким давлением. Они готовы к срабатыванию в случае превышения допустимых параметров, обеспечивая безопасность и соблюдение правил безопасности.

Выбор предохранительного клапана

При выборе предохранительного клапана необходимо учитывать параметры и возможные ситуации, сравнивая их с действующими правилами и требованиями. Различные разновидности предохранительных клапанов имеют свои особенности и могут быть эффективными в разных случаях.

Применение в различных сферах

Предохранительные клапаны используются в различных сферах, таких как:

Нефтегазовая промышленность;
Химическая промышленность;
Электроэнергетика;
Пищевая промышленность;
Водоснабжение и канализация;
Автомобильная промышленность;
И другие.

Разновидности предохранительных клапанов

Существует несколько разновидностей предохранительных клапанов, включая:

Пружинные клапаны;
Магнито-пружинные клапаны;
Мембранные клапаны;
Клапаны с седлом;
И другие.

Принцип работы предохранительного клапана

Основной принцип работы предохранительного клапана заключается в том, что он автоматически открывается и закрывается в зависимости от давления в системе. Когда давление превышает заданные параметры, клапан открывается, позволяя избыточному давлению выйти в атмосферу. После снижения давления до допустимого уровня, клапан закрывается, предотвращая дальнейшие колебания и возвращение избыточного давления в систему.

$Импульсное предохранительное устройство принцип, импульсное предохранительное устройство ипу 80\/100$

Устройство предохранительного клапана

Устройство предохранительного клапана может включать различные элементы, такие как запирающий механизм, пружину, магнито-пружинный золотник, мембрану и другие. Конструкция клапана может быть куполообразной или иметь другую форму в зависимости от типа и предназначения клапана.

Чувствительность и импульсное отношение

Чувствительность предохранительного клапана определяет его способность реагировать на изменение давления. Импульсное отношение показывает, насколько быстро клапан открывается и закрывается в ответ на изменение давления.

Применение в электроэнергетике

В электроэнергетике предохранительные клапаны могут использоваться для защиты оборудования от избыточного давления и перегрузок. Они также могут использоваться для предотвращения возгорания и повреждения проводов и арматуры. Предохранительные клапаны в этой сфере часто работают в сочетании с другими системами безопасности и автоматической арматурой.

Применение в нефтегазовой промышленности

В нефтегазовой промышленности предохранительные клапаны используются для обеспечения безопасности при работе с высокими давлениями и опасными газами. Они могут предотвращать аварии, взрывы и другие опасные ситуации, связанные с давлением в системе.

Применение в химической промышленности

В химической промышленности предохранительные клапаны используются для контроля давления и предотвращения аварийных ситуаций. Они могут быть особенно важными при работе с опасными веществами и реактивами, где давление может быть критическим для безопасности и стабильности процесса.

Применение в пищевой промышленности

В пищевой промышленности предохранительные клапаны могут использоваться для контроля давления в системах пищевого производства и обработки. Они могут предотвращать перегрузки и аварийные ситуации, обеспечивая безопасность и соответствие стандартам качества и гигиены.

Применение в водоснабжении и канализации

В системах водоснабжения и канализации предохранительные клапаны могут использоваться для контроля давления и предотвращения повреждения трубопроводов и оборудования. Они также могут предотвращать перегрузки и проблемы, связанные с избыточным давлением в системе.

Применение в автомобильной промышленности

В автомобильной промышленности предохранительные клапаны могут использоваться для контроля давления в системах тормозов и других узлах, где безопасность и стабильность работы являются критическими параметрами. Они могут предотвращать перегрев и избыточное давление, обеспечивая надежность и безопасность автомобильных систем.

Виды

Обычные предохранительные клапаны внешне схожи и отличаются лишь мелкими деталями, но именно они отвечают за практичность использования.

На рисунке представлены два предохранительных клапана со спускными рычагами. Они позволяют осуществлять проверку (нужно проводить ежемесячно) работоспособности устройства.

Различие между двумя представленными модификациями заключается в том, что у образца на фото слева рычажок крепится при помощи винта, благодаря чему исключается возможность случайного открытия или полного сброса воды.

Еще одно несоответствие: форма штуцера. У образца слева штуцер продолговатый, нелинейной формы. На него легко надевается шланг и длины достаточно для установки хомута. А вот штуцер у правой модели — короткий, с расширением к концу. На такой экземпляр будет очень сложно натянуть хомут.

На следующем рисунке изображён сбросной клапан без флажка принудительного сброса давления. Модель слева в верхней части имеет резьбовую крышку. При необходимости ее можно открутить и очистить от всевозможных засорений.

Образец справа — является худшим из вариантов, т.к. его нельзя обслуживать. Единственный плюс подобных моделей — низкая цена.

Приведенные выше модели подходят для водонагревателей, объем которых 50-60 литров. Для бойлеров большего объема подходят другие модели со встроенными дополнительными устройствами: шаровым краном или манометром, которые контролируют давление.

В таких устройствах штуцер для сброса воды со штатной резьбой, поэтому крепление прочное. Подобные модели отличаются высоким качеством и надежностью, поэтому и стоят недешево.

Устройство и принцип действия

Файл:PilotOperatedValveRus2.PNGРассмотрим принцип действия ИПУ на примере структурной схемы устройства, применяющегося на оборудовании с очень высокими параметрами среды (в данном случае это пар).

Основной предохранительный клапан в рабочем положении заперт паровой средой от защищаемого устройства. Когда клапан закрыт, давление в камере «А» под поршнем (3) равно давлению в камере «В» над поршнем в виду наличия дросселя (1). В трубопроводе сброса пара под золотником (2) устанавливается давление устройства для приемки сбрасываемой среды. Прижатие золотника (2) к посадочному месту осуществляется за счет разности давлений в этих устройствах над и под золотником (2).

При открытии управляющего импульсного клапана 1 или 2, или импульсного электромагнитного клапана пар из камеры «В» по линии разгрузки срабатывается в приемочном устройстве и в камере «В» устанавливается его давление, но так как площадь поршня (3) больше площади золотника (2), на рабочий орган клапана будет действовать результирующая сила, пропорциональная разности давлений защищаемого и приемочного устройств, и разности площадей поршня (3) и золотника (2), направленная вверх. Таким образом, рабочий орган движется вверх, клапан открывается.

Управляющие импульсные клапаны 1 и 2 в рабочем состоянии закрыты под действием пружины (4) и дополнительной силы прижатия, создаваемой электромагнитом (5). Импульсные клапаны 1 и 2 состоят из полнопроходного предохранительного клапана с пружиной (4) и управляющего элемента, выполненных в одном корпусе. При повышении давления более установленного срабатывает датчик и отключает питание электромагнитов. Тем самым исчезает дополнительное усилие, прижимающее конус (6) клапана, и клапан остается прижатым к седлу под действием пружины (4). При дальнейшем росте давления конус (6) поднимается вверх и открывает доступ пару в камеру «С» под отсечной плитой (7) управляющего элемента. Отсечная плита (7) поднимается вместе с золотником (9) управляющего элемента и открывает линию разгрузки (10) основного клапана. Основной клапан открывается.

Импульсный электромагнитный клапан снабжен электромагнитом, действующим только на открытие клапана (на закрытие действует пружина), т.е. его можно дистанционно открывать. При нормальной эксплуатации он закрыт, закрытое положение обеспечивается действием пружины и давлением среды защищаемого устройства. При увеличении давления более установленного, срабатывает датчик и подается питание на электромагнит открытия, он открывается, и открывается основной клапан.

При снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого срабатывает датчик, снимается питание с электромагнитного клапана, он закрывается и закрывается основной клапан. В импульсных предохранительных клапанах 1 и 2 при снижении давления в защищаемом устройстве менее требуемого клапан (6) под действием пружины (4) садится в седло, давление в камере «С» падает и отсечная плита (7) с золотником (9) возвращается в исходное положение, перекрывая линию разгрузки (10).

В данном ИПУ импульсные предохранительные клапаны 1 и 2, а также импульсный электромагнитный клапан дублируют, как бы «подстраховывают» друг друга, они настраиваются на разные давления срабатывания и используют различные принципы работы, разные каналы измерения давления, чтобы исключить всякую возможность несрабатывания по любой причине основного предохранительного клапана.

Более того, на чрезвычайно важном оборудовании, например на оборудовании первого контура АЭС, таких устройств устанавливается как минимум три (два контрольных, одно основное), для пространственного разделения предохранительных устройств и дополнительного их дублирования

Технические требования к предохранительным клапанам

Основное требование, предъявляемое к аварийной арматуре- это надежность и четкость срабатывания. Достигается это за счет:

Быстрое открытие при достижении порога срабатывания.
Достаточная пропускная способность при открытии.
Четкое закрытие при снижении напора до допустимого уровня.
Гарантия герметичности и отсутствие утечек при нормальном напоре до и после срабатывания.
Безотказность в течении паспортного срока эксплуатации и проектного числа срабатываний. Стабильность параметров упругих элементов и качества поверхностей золотника и седла.

Вся предохранительная арматура обязательно должна периодически испытываться на работоспособность, целостность и качество уплотнений. Для этого ее демонтируют и направляют в сертифицированную поверочную лабораторию или испытательный центр. Для предохранителей, работающих в сложных установках непрерывного цикла, допускается проверка на месте. Ее проводят методом испытания в действии.

Настройка предохранительных клапанов

Проверка предохранительных клапанов проходит в несколько этапов:

Настройка давления, которое устанавливается немного выше предельного рабочего давления.
Проверка напора при открытии, оно не должно превышать минимальное. Соответствует нормальному режиму работы. Настроить давление в пружинном предохранительном клапане можно с помощью вращения регулирующего винта, который сжимает пружину. Рычажной настраивается изменением массы груза.
Проверка полного открытия и закрытия.

Настройку можно не проводить для предохранительных устройств, в которых давление фиксируется заводом изготовителем.
Предохранительный клапан можно считать готовым к эксплуатации, если обеспечена воздухо- и водонепроницаемость, хорошо открывается и закрывается затвор, давление начала открытия и закрытия имеют отклонения в пределах допустимого для данного вида (смотреть паспорт устройства).

После всех манипуляций по настройке обязательно следует пломбировка, присвоение номера и нанесение его на корпус защитного устройства (или на табличку, приваривается она к корпусу клапана на ней указывается: место монтажа, давление), составить эксплуатационную карточку или технологический паспорт.