ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ СБРОСНЫЕ КЛАПАНЫ

Предохранительные сбросные устройства пунктов редуцирования газа (ПРГ) защищают от недопустимого повышения давления газа, сбрасывая часть газа в атмосферу. Сброс должен быть кратковременным, не вызывающим резкого снижения давления в выходном газопроводе ПРГ. При восстановлении рабочего давления сбросное устройство должно автоматически закрываться.

Рис.1 Схема расположения ПСК в ПРГ 

Предохранительные сбросные клапаны ПРГ подключаются к выходному газопроводу (рис.1). Выход газа в атмосферу в большинстве случаев производится через сбросную свечу. Перед ПСК устанавливается кран, который закрывается при выполнении ремонта.

В начале газификации на ГРП с небольшим выходным давлением, обычно низким, в качестве сбросных устройств использовались гидрозатворы. Они имеют простую конструкцию и до сей поры работают в некоторых ГРП, построенных в 50-60-е годы прошлого века. Кстати, гидрозатворы являются обязательным элементом канализации. Они препятствуют выходу зловонных и токсичных газов из труб в атмосферу.

Рис.2 Мембранный предохранительный сбросной клапан

На смену гидрозатворам пришли предохранительные сбросные клапаны (ПСК). Они бывают пружинные и мембранные. У пружинных ПСК газ подается непосредственно на клапан, который прижимает к седлу настроечная пружина. У мембранных ПСК (рис.2) чувствительным элементом является мембрана, а клапан выполняет только запорную функцию. Мембранные ПСК более чувствительны, их можно применять при низком давлении газа.

Немного про предохранительную арматуру

Сбросные устройства ПРГ относятся к предохранительной арматуре, которой в обязательном порядке оснащается промышленное оборудование, работающее под избыточным давлением. Котлы, сосуды химических производств, ресиверы, трубопроводы пара и горячей воды при росте давления находящейся в них среды могут получить повреждения. Нарушаются технологические процессы, выходят из строя контрольно-измерительные приборы и автоматика. Ну и крайний случай – разрушение с выбросом среды в атмосферу (рис.3).

Рис.3 Взрыв паровозного котла

Первоначальная защита от подобных аварий – сброс избыточного давления в атмосферу. Конечно, предохранительные клапаны ПРГ срабатывают при намного меньших значениях давления. Они защищают не от разрушения, а от нарушения параметров технологического процесса.

Малоподъемные и полноподъемные ПСК

ПСК подразделяются на полноподъёмные и малоподъёмные. У малоподъёмных клапанов (ПСК, КПС) открытие происходит постепенно, пропорционально увеличению выходного давления. Полноподъёмные клапаны (СППК4Р-16) открываются полностью, рывком, и так же резко, с ударом клапана о седло, закрываются при понижении давления. Они работают в двух положениях: «открыто – закрыто».

Малоподъемные клапаны имеют небольшую пропускную способность и не справляются с резким ростом выходного давления, когда регулятор идет «вразнос». Они служат хорошей защитой от небольшой протечки через неплотно закрытый клапан регулятора, вызванной износом резинового уплотнения, незначительными загрязнениями. Подобная негерметичность приводит к росту выходного давления при прекращении расхода газа. В этом случае ПСК сбрасывает газ в атмосферу и предотвращает срабатывание запорного клапана. Также малоподъемные ПСК справляются с ростом выходного давления при быстром уменьшении расхода, давая исправному регулятору время для снижения прохода газа.

Гидрозатворы

Гидрозатвор (рис.4) состоит из корпуса и двух патрубков – входного и выходного. Входной патрубок соединяют с выходным газопроводом. Нижняя часть входного патрубка через крышку опущена в корпус так, чтобы ее обрез не доходил до дна на расстояние около 100 мм. К выходному патрубку присоединяют сбросной газопровод. Корпус заполняют запорной жидкостью: водой – если температура в помещении ГРП не опускается ниже +5 ⁰С, веретенным маслом (керосином) – при возможности отрицательных температур.

Рис.4 Схема работы  гидрозатвора

При повышении выходного давления больше высоты столба жидкости газ вытесняет из входного патрубка жидкость, уравновешивающую его давление, поднимается вверх и выходит в сбросной газопровод. Проверку параметров срабатывания гидрозатвора производят, подавая во входной патрубок газ (или воздух – в зависимости от способа проверки настройки) с давлением, равным пределу настройки. Сброс газа  в атмосферу определяют на слух - по пробулькиванию пузырьков через затворную жидкость. Если давление срабатывания выше необходимого – жидкость сливают, если ниже – доливают.

ПСК-50

Предохранительные клапаны с условным проходом 50 мм изготавливают для контроля низкого (ПСК-50Н), среднего (ПСК-50С) и высокого (ПСК-50В) давления. Параметры срабатывания клапанов ПСК-50, изготавливаемых ООО «ПКФ «Газаппарат», приведены в таблице 1.

Устройство и работа ПСК-50

1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – выходной патрубок; 4 – клапан; 5 – резиновое уплотнение клапана; 6 – мембрана; 7 – крышка корпуса; 8 - пружина; 9 – регулировочный винт; 10 – опорная шайба

Рис.5 Предохранительный сбросной клапан ПСК-50Н 

Предохранительный сбросной клапан ПСК-50Н (рис.5) в верхней части корпуса 1 имеет вертикальный патрубок 3 с внутренней резьбой для присоединения сбросного газопровода. В нижней части патрубка 3 устроено седло, перекрываемое клапаном 4 с резиновым уплотнением 5. Клапан 4 снизу соединен с мембраной 6. Под мембраной 6 расположена пружина 8, которая прижимает клапан 4 к седлу. К газопроводу выходного давления ПСК-50 присоединяется через входной патрубок 2. Мембранная камера образована корпусом 1 и крышкой корпуса 7.

При повышении давления в газопроводе сверх заданного, которое определяется сжатием пружины 8, мембрана 6 вместе с клапаном 4 опускается вниз, открывая проход газа в атмосферу через выходной патрубок 3. При уменьшении давления клапан 4 под действием пружины 8 перекроет седло, прекращая сброс газа. Степень сжатия пружины 8 изменяется при вертикальном перемещении опорной шайбы 10 по резьбе регулировочного винта 9.

Рис.6 Клапан ПСК-50В

Такую конструкцию, когда газ подается на мембрану, имеют клапаны ПСК-50 с пределами настройки до 125 кПа.  Для уменьшения влияния мембраны на работу клапана в ПСК-50С/50 устанавливают пружину из проволоки большего диаметра. У ПСК-50С/125 помимо пружины среднего давления в мембранной камере зажимают шайбу, уменьшающую активную площадь мембраны.

У клапанов ПСК-50В с пределами настройки свыше 125 до 700 кПа  газ подается на клапан (рис.6). Выход - с боковой стороны корпуса клапана. На регулировочном винте имеется кольцо, потянув за которое, клапан принудительно открывают («подрывают»).

Полноподъемный сбросной клапан СППК4Р-1,6

СППК4Р-16 (рис.7) предназначен для сброса газа в атмосферу при повышении давления в газопроводе сверх допустимого предела. Устанавливается на выходных газопроводах ПРГ, служащих для понижения давления газа до среднего или высокого. Максимальное рабочее давление – 1,6 МПа. 

Рис.7 Клапан СППК4Р-16

Устройство и работа СППК4Р-16

Входной патрубок СППК4Р-16 (рис.8) соединен с выходным газопроводом пункта редуцирования газа. В корпусе клапана установлен клапан 1, прижимаемый к седлу пружиной 2, усилие которой регулируется перемещением опорной шайбы 3 при вращении в резьбе винта 4. Клапан снабжен рычагом 5 для принудительного открытия («подрыва»), что позволяет производить его продувку.

Рис.8 Устройство СППК4Р-1,6

1 — клапан; 2 — пружина; 3 — опорная шайба; 4 — винт; 5 — рычаг 

При возрастании давления во входном патрубке выше настроенного значения клапан немного приподнимается, давление газа начинает действовать на всю торцевую поверхность клапана, площадь которой значительно больше центральной части. В результате возникает усилие, поднимающее клапан вверх. Кроме этого, скошенная внутрь поверхность кромки клапана отклоняет вниз поток газа, вытекающего из седла. При этом создается реактивная сила, которая суммируется с уже увеличенным давлением на клапан. Равновесие между усилием пружины и давлением газа на клапан нарушается, он рывком поднимается в крайнее верхнее положение. При уменьшении давления в газопроводе давление газа на клапан не может преодолеть усилие пружины, клапан быстро садится на седло, герметично перекрывая поток газа.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь