Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны являются устройствами, обеспе­чивающими безопасность оборудования и трубопроводов, работаю­щих в условиях повышенных давлений жидкости, газа или пара, где превышение давления сверх рабочего может вызвать повре­ждение оборудования или трубопровода. При превышении допусти­мого рабочего давления в судовой системе на 10% кла­пан открывается автоматически и сбрасывает избыток рабочей среды, предотвращая возможность аварии. По способу выпуска среды предохранительные клапаны делятся на открытые и закрытые. Первые работают без противодавления и сбрасывают рабочую среду непосредственно в атмосферу. В судовых системах в основном при­меняют предохранительные клапаны закрытого типа, у которых рабочая среда сбрасывается в трубопровод. В этом случае клапан герметизирован и работает с противодавлением. Существуют два условия, которые необходимо предусмотреть при разработке вы­пускных трубопроводов:

• при сбросе в атмосферу или в помещение сопротивление сбросного трубопровода должно быть минимальным;

• при сбросе в закрытую систему давление в трубопроводе должно быть постоянным.

Принцип действия предохранительной арматуры заключается в том, что в клапане имеется отверстие, которое при определенном давлении среды сообщает полость его канала с трубопроводом или с атмосферой. Это отверстие закрыто тарелкой клапана, прижимаемой к седлу с определенной заранее установлений силой. Если давление внутри трубопровода будет в пределах допустимого, то клапан не откроется, так как сила, прижимающая тарелку к седлу, будет больше равнодействующей давления. В случае, если давление среды больше, чем силы, прижимающие тарелку к седлу, то клапан откроется, выпустит часть рабочей среды, тем самым уменьшит ее объем в трубопроводе, а следовательно и давление.

В зависимости от конструктивного выполнения силового воздействия на тарелку, прижимающего его к седлу, предохранительные клапаны бывают пружинные и рычажные. В первых, силой, прижимающей тарелку к седлу, являются силы упругости пружины, предварительно сжатой специальным механизмом (как правило, обычно винтовым). Во втором случае для нажатия на тарелку используется двухплечий рычаг, на большом плече которого укреплен груз, создающий силу, воздействующую на тарелку. Предохранительные клапаны, как правило, не являются проходными и долгое время могут не работать при эксплуатации, что может привести к выходу из строя за счет воздействия температуры, коррозии и отложения твердых компонентов из рабочей среды. Поэтому для клапанов, работающих с высокой температурой рабочей среды, предусматривается специальное устройство, обеспечивающее искусственный «подрыв» тарелки. Это устройство представляет собой шток или рычаг, используемые при больших и малых давлениях рабочей среды , соответственно.

Пружинный предохранительный клапан, рассчитанный на рабочее давление 12 МПа приведен на рис. 11. Чтобы не допустить существенного превышения давления в системе, обязательно устанавливают не менее двух предохранительных клапанов. На трубопроводах больших диаметров применяют импульсные предохранительные клапаны, в которых при повышении давления открывается сначала вспомогательный клапан, в вслед за ним — основной.

Предохранительные клапаны на парогенераторах двухконтурных ядерных установках, казалось бы, могут не устанавливаться, так как давление в них не может подняться выше того, которое отвечает температуре кипения, равной максимальной температуре теплоносителя. Однако расчет парогенератора на это давление не снимает требования установки предохранительных клапанов на случай, когда в результате прямого разрыва трубки парогенератора давление в нем может возрасти до рабочего давления реактора.

Предохранительные клапаны используют и в первых контурах двухконтурных установках (на компенсаторах объема) со сбросом образующегося при их открытии пара в барботер под уровень воды. Кроме основных предохранительных клапанов первого контура устанавливают дополнительные предохранительные клапаны меньшего проходного сечения на каждой из петель многопетлевого водо-водяного реактора в их отключаемых частях. Для одноконтурной установки предохранительные клапаны могут быть или на барабанах, или на паропроводах. Обязателен сброс из них в барботажные устройства.

Клапаны предохранительные типа 15с-1-1 и 15с-2-2 приведены на рис. 91. Клапаны угловые предохранительные фланцевые и штуцерные приведены на рис. 64.