Клапан сброса избыточного давления: виды и их особенности

Внезапная остановка рабочего колеса насоса, быстрое перекрытие сечения напорного трубопровода могут стать причиной гидравлического удара — волны повышенного (пониженного) давления рабочей среды.

Ударные явления распространяются по всему трубопроводу — от насоса и выше.

Возможный результат скачкообразного повышения давления — снижение надежности системы в целом, отдельных ее элементов. Вероятны и аварийные ситуации:

• разрыв трубы;
• выход из строя водопроводной арматуры;
• размывов грунта;
• потеря тем или иным образом подготовленной воды.

Организация защитных мероприятий базируется на гидравлических расчётах. В живом сечении каждого расчетного узла для различных моментов переходного процесса определяют давление и скорость движения жидкости.

В расчёте учитывают все устройства, установленные на трубопроводе: регулирующие, предохранительные, запорные. Характеристики каждого из механизмов влияют на параметры неустановившегося движения жидкости во всей системе, в том числе и на его характерный случай — гидравлический удар.

Обратный клапан сброса избыточного давления

Обратный клапан — разделяет столб жидкости на части. При смене направления движения жидкости обратный клапан срабатывает, перекрывая поток.

В результате гидравлический удар меняет свой характер. При нормальных условиях рабочая среда сама удерживает рабочий орган защитного механизма в открытом положении.

Обратный клапан — средство аварийной меры предотвращения поломки оборудования, входящего в состав сети — эффективен, если правильно выбрано место его установки.

Преградить путь обратному потоку имеет смысл там, где вероятен разрыв сплошности потока — локальное падение давления ниже атмосферного, вплоть до нуля. При гидравлическом ударе такие области схлопываются и резкий местный скачок давления усиливает ударную энергию волны.

Количество обратных клапанов и места их размещения определяются расчетом, в котором учитывают особенности защищаемого объекта:

• рельеф местности, форму трубопровода;
• время остановки насоса;
• характер используемого клапана;
• возможность возникновения зон кавитации (и количество) при гидравлическом ударе.

Величина ударного давления при изменении направления движения жидкости зависит от характера сработавшего обратного клапана. Обычный поворотный клапан (а также пружинный, шаровой, подъёмный, створчатый) обеспечивают полное перекрытие в конечный момент времени закрытия.

Обратные клапаны с задаваемыми характеристиками (с гидротормозом, с противовесом, комбинированные) поперечное сечение перекрывают плавно, энергию обратного потока жидкости гасят постепенно.

Клапан впуска и защемления воздуха

Клапан впуска и защемления воздуха — устраняет области низкого давления. На протекание гидравлических переходных процессов в напорной системе оказывает влияние впуск и последующее сжатие воздуха в местах кавитации.

Предотвращение появления областей глубокого вакуума — самый простой и дешевый способ не дать усилиться ударному давлению за счет их схлопывания.

Рабочий орган автоматического клапана с изменениями параметров среды связывает поплавок. Клапан впуска и защемления воздуха постоянного действия выполняет свою работу вне зависимости от состояния системы. Непрерывная аэрация потока оптимизирует гидравлический режим рабочей среды.

Аэрационные клапаны комбинируются с ограничителями распространения удара — обратными клапанами.

Балансировочный клапан

Балансировочный клапан — ограничивает расход воды. Балансировочные или регулирующие механизмы контролируют не одно сечение, а отрезок трубопровода. Устройство сохраняет стабильность параметров потока, сравнивая значения давления в его начале и в конце.

Срабатывание механизма заключается в создании дополнительного гидравлического сопротивления и частичном сужении поперечного сечения потока.

Автоматический регулирующий клапан может комплектоваться фиксатором положения рабочего органа, настроенного вручную, патрубком для сброса воды, измерителем расхода воды.

Сбросной предохранительный клапан, разрывная мембрана

Сбросной клапан, разрывная мембрана — отводят часть жидкости. Клапаны отбора жидкости настраивают (вручную или при изготовлении) на определенное значение давления.

Срабатывая, клапан сбрасывает избыток воды в атмосферу или в резервуар по отводящему трубопроводу, снижая темп нарастания давления в системе в предаварийной ситуации.

Существуют клапаны автоматического сброса, но предусматривающие и «ручной подрыв» — при помощи дополнительного узла механизма. В закрытом состоянии заслонку отводящего отверстия удерживает пружина либо груз на наружных рычажках устройства.

Когда давление среды снижается до допустимых показателей, сливной патрубок снова оказывается перекрытым, а сбросной клапан — готовым выполнить предохранительную функцию.

Разрывная предохранительная мембрана — цельный куполообразный диск из прочного материала — характеризуется заданным максимальным давлением, которое она способна выдержать без нарушения своей целостности. После срабатывания предохранительная мембрана подлежит замене.

Перепускной клапан системы отопления

Перепускной клапан — разветвляет поток. На схемах трубопроводных сетей клапан перелива (он же перепускной клапан) обозначают так же, как сбросной.

Отличительная особенность перепускного устройства — непрерывный контроль уровня давления среды и реагирование на незначительные его изменения.

При отклонении давления от нормы избыток воды направляется в обратный контур трубопровода. В итоге в основном трубопроводе поддерживаются безопасные скорости движения жидкости без удаления теплоносителя из системы.

Регулирование давления в системе отопления, водоснабжения продлевает срок службы труб и водопроводной арматуры, повышает эффективность работы насосов.

Защищая трубопроводы с помощью противоударного оборудования от последствий отключения электропитания, аварийного срабатывания запорной арматуры заботятся о надежности системы.

Недостаток обратного клапана — возможный перерыв в работе напорной системы. Срабатывание сбросных устройств чревато потерей теплоносителя, дополнительными тратами на его нагрев, термической опасностью.

Тем не менее, применение одного или комбинации нескольких средств стабилизации давления в напорном трубопроводе и гашения волновых процессов обходится дешевле ликвидации последствий разрушительных гидравлических ударов.