ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ЗАПОРНЫЕ КЛАПАНЫ

Повышение или понижение давления газа после регулятора пункта редуцирования газа (ПРГ) сверх допустимых пределов может привести к аварийной ситуации. При чрезмерном росте давления возможен отрыв пламени у горелок с их погасанием и скоплением газовоздушной смеси. Если своевременно не прекратить подачу газа через ПРГ, возможны возгорания и взрывы газовоздушной смеси в газифицированных помещениях или топках котлов (печей). Другие возможные последствия повышения выходного давления ПРГ: нарушение герметичности газопроводов и оборудования, выход из строя контрольно-измерительных приборов и приборов учета газа.

Значительное понижение давления газа может привести к проскоку пламени в горелку с горением внутри. Горелка забивается сажей, ее отдельные элементы от нагрева деформируются. Возможно полное погасание пламени, что вызовет скопление газовоздушной смеси в топках котлов или в газифицированных помещениях.

Предохранительные запорные клапаны

Для предотвращения недопустимого изменения выходного давления ПРГ служат системы защиты от повышенного давления, в которых применяют различные технические устройства:

• без сброса газа – регулятор-монитор и предохранительный запорный клапан (ПЗК);

• со сбросом газа – предохранительный сбросной клапан (ПСК).

В большинстве существующих ПРГ основными устройствами, обеспечивающими защиту от недопустимого повышения давления, являются предохранительные клапаны - сбросной и запорный. Регуляторы-мониторы применяются относительно недавно в ПРГ, выполняющих ответственную роль в сетях газоснабжения. Например, в головных ГРП поселений либо при подаче газа на производства с непрерывным циклом.

Рис.1 Предохранительный запорный клапан ПКН

Предохранительный запорный клапан – это устройство, которое прекращает подачу газа, при этом время закрытия клапана должно составлять не больше 1 секунды. В соответствии с ГОСТ 24856 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» ПЗК относятся к отключающей арматуре. Предохранительные запорные клапаны (рис.1) являются основными устройствами, входящими в систему защиты от повышенного давления ПРГ.

Самопроизвольное открытие клапана ПЗК без вмешательства обслуживающего персонала не допускается. Открытие ПЗК производится после выявления причины срабатывания и устранения неисправности. Отклонение давления срабатывания ПЗК может составлять 1%; 2,5%; 5% или 10%, при этом для высокого и среднего выходного давления не более 5%.

Отсечные клапаны

Быстродействующие запорные клапаны применяются не только в ПРГ. Для обозначения трубопроводной арматуры, прекращающей проход среды в аварийных ситуациях, также применяют термин «отсечной клапан». Они устанавливаются на трубопроводах газообразных и жидких сред, в том числе агрессивных. Основная задача – максимально быстро прекратить проход среды по трубе для обеспечения безопасности технологических процессов. Различные модификации применяются в работе с паром, воздухом, водой, спиртами, маслом и нефтепродуктами и другими веществами.

Рис.2 Клапан 22нж 5п 

Например, клапан отсечной односедельный 22нж 5п (рис.2) применяется в тепловых пунктах и других производственных объектах с целью быстрого отключения потока рабочей среды. Клапан имеет мембранный исполнительный механизм, фланцевое присоединение к трубопроводам, корпус из нержавеющей стали.

Конструкция предохранительных запорных клапанов

В ПЗК имеется клапан, который в ситуациях, способных привести к аварии, садится на седло и перекрывает поток газа (рис.3). Клапан имеет резиновое уплотнение, что обеспечивает герметичность класса А, то есть отсутствие видимых протечек.

Рис. 3 Клапан ПЗК перекрывает газ

ПЗК в ПРГ устанавливаются перед регулятором, они прекращают подачу газа при повышении (максимум) или понижении (минимум) выходного давления сверх допустимых пределов. Подобная схема сложилась в процессе проб и ошибок. При первоначальной компоновке оборудования ГРП запорный клапан находился после регулятора. Но опыт эксплуатации показал, что в этом случае регулятор остается под входным давлением, что в отдельных случаях может привести к проходу газа в выходной газопровод по импульсным трубопроводам.

Рис.4 Пружины и мембранная коробка клапана ПКН

Контроль давления осуществляется мембраной, на которую с одной стороны подается газ из выходного газопровода, с другой – воздействуют две пружины, большая и малая (рис.4). Первая имеет большой диаметр и изготавливается из более толстой проволоки. Она удерживает мембрану при росте выходного давления. Если усилие мембраны превысит силу пружины, она перемещается, что приводит к закрытию клапана. Малая пружина перемещает мембрану при уменьшении выходного давления, что также приводит к закрытию клапана. Перемещение взаимодействующих между собой мембраны и пружин передается клапану посредством различных механизмов. В частности, в клапане ПКН используются молоток и рычаг. Сжимая или разжимая пружину, можно изменить пределы срабатывания клапана. Для этого служат винт настройки (для нижнего предела) и стакан настройки (для верхнего предела).

Так устроена отключающая арматура, выполняющая только эту функцию: запорные клапаны ПКН, КПЗ, ПЗК (ООО ПКФ «Экс-форма») и т.п. Аналогично работают и отсечные клапаны, встроенные в комбинированные регуляторы РДГ, РДНК, РДГК, РДК и т.п. Исключение составляет ПКК-40М, который контролирует только верхний предел выходного давления ПРГ.

ПЗК с электромагнитным приводом

В подавляющем большинстве ПРГ предохранительные запорные клапаны являются энергонезависимыми. Механизмы, контролирующие выходное давление и перекрывающие поток газа, не требуют электроснабжения. Все происходит за счет пневматики и механики.

В то же время промышленность выпускает ПЗК, которые имеют электромагнитный привод механизма контроля выходного давления (КПЭГ, КПЗЭ, ПКЭН (В) и др.). Основное применение такие ПЗК находят в качестве исполнительных устройств автоматики безопасности. Они перекрывают подачу газа в газифицированное помещение или непосредственно к горелке промышленного газоиспользующего оборудования.

Рис. 5 Клапан КПЭГ 

Клапан предохранительный запорный электромагнитный газовый КПЭГ (рис.5) применяется в составе ГРУ, а также автоматики безопасности промышленных газифицированных объектов или газоиспользующих установок. Вместо пневматического механизма контроля на корпус устанавливается электромагнит. Корпус фланцевого типа. Напряжение электропитания – 220 В, потребляемая мощность – не более 10 ВА.

 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