Предохранительный сбросной клапан: принцип работы, сферы применения и монтаж

Место установки предохранительных клапанов

При выборе места для установки предохранительных устройств необходимо соблюдать ряд правил:

1. Импульсные клапаны нужно монтировать в закрытых помещениях, при этом учитывать для какого климата они предназначены (умеренного или тропического).
2. Для обслуживания, ремонта, сборки и разборки изделий рекомендуется организовать так место, чтобы эти действия были без вырезки из системы водопровода.
3. Выполнять установку, соблюдая проектные рабочие чертежи.
4. Главный клапан монтируют приваривая к штуцеру только вверх вертикально. Возможно отклонение, но не больше 0,2 мм на 100 мм высоты защитного устройства.
5. При приваривании исключить возможность попадания в его полость брызг, грата, окалины.
6. Швы после варки нуждаются в термообработке, основываясь на требования действующей инструкции по монтажу оборудования системы водопровода.
7. На трубах, которые подходят к клапану и трубопроводах сброса напора, запрещено устанавливать запорные устройства и фильтры.
8. Рычаг клапана устанавливается горизонтально.
9. Для того, чтобы контролировать напор, перед фитингом нужно поставить манометр.
10. Клапан для системы отопления можно монтировать в нескольких местах трубопровода.

Правила монтажа и настройки

Запланировав самостоятельный монтаж предохранительного клапана для отопления, следует заранее подготовить набор инструментов. В работе не обойтись без разводных и гаечных ключей, крестовой отвертки, пассатижей, рулетки, силиконового герметика.

Прежде чем начать работу, нужно определить подходящее для монтажа место. Предохранительный клапан рекомендуют крепить на подающем трубопроводе недалеко от выходного патрубка котла. Оптимальное расстояние между элементами – 200-300 мм.

Все компактные бытовые предохранители оснащены резьбой. Чтобы добиться полной герметичности при накручивании, необходимо уплотнить трубу паклей или силиконом. ФУМ-ленту использовать нежелательно, так как она не всегда выдерживает критически высокую температуру

В нормативной документации, которой комплектуется каждый прибор, процесс монтажа обычно расписан пошагово.

Некоторые ключевые правила установки неизменны для всех типов клапанов:

• если предохранитель монтируется не в составе группы безопасности, рядом с ним ставится манометр;
• в пружинных клапанах ось пружины должна иметь строго вертикальное положение и располагаться под корпусом устройства;
• в рычажно-грузовом оборудовании рычаг размещают горизонтально;
• на участке трубопровода между отопительным оборудованием и предохранителем не допускается монтаж обратных клапанов, кранов, задвижек, циркуляционного насоса;
• для предотвращения повреждений корпуса при вращении клапана, нужно подбираться ключом с той стороны, где осуществляется навинчивание;
• сливная трубка, отводящая теплоноситель в канализационную сеть или обратную трубу, подключается к выходному патрубку клапана;
• выходной патрубок подводится к канализации не прямиком, а с включением воронки или приямка;
• в системах, где циркуляция жидкости происходит по естественной схеме, предохранительный клапан ставится в наивысшей точке.

Условный диаметр прибора подбирается на основании разработанных и утвержденных Гостехнадзором методик. В решении этого вопроса разумнее обращаться за помощью к профессионалам.

Если такой возможности нет, можно попробовать воспользоваться специализированными онлайн-программами для расчета.

Для снижения гидравлических потерь во время давления среды на тарелку клапана монтаж аварийного оборудования выполняется с уклоном к котельной установке

На регулировку клапана влияет вид прижимной конструкции. В пружинных приспособлениях есть колпачок. Предварительное сжатие пружины настраивается путем его вращения. Точность регулировки у этих изделий высокая: +/- 0,2 атм.

В рычажных устройствах настройки выполняются посредством наращивания массы или передвижения груза.

После 7-8 срабатываний в установленном аварийном устройстве изнашивается пружина и тарелка, вследствие чего может нарушиться герметичность. В таком случае целесообразно заменить клапан на новый.

Необходимые инструменты и материалы

Для монтажа клапана понадобятся:

• разводной ключ;
• фум — лента или пакля;
• специальная паста для герметизации мест соединения.

Ход работ

Каждое изделие, предназначенное для спуска избыточного давления, укомплектовано инструкцией по монтажу, которую следует внимательно изучить до начала работ. Перед установкой также нужно выполнить отключение водонагревателя от сети и слить из него воду. Клапан должен быть размещён на холодном водопроводе до запорного крана. Последовательность монтажа клапана следующая:

• разметка места установки;
• удаление части трубы размером, соответствующим длине корпуса устройства;
• нарезка резьбы на концах труб:
• покрытие резьбовой части паклей или фум-лентой;
• накручивание клапана на резьбу труб;
• подключение к другому патрубку трубку, ведущую в канализационную систему.
• затягивание резьбового соединения с помощью разводного ключа;
• герметизация места соединения специальной пастой;
• настройка прибора, в соответствии с паспортными значениями (при необходимости).

Предохранительные сбросные клапаны

Клапаны предохранительные сбросные

Предохранительно–сбросной клапан (ПСК или КПС) сбрасывает давление в газопроводной магистрали за счет выброса части газа в атмосферу или отводящий трубопровод, тем самым осуществляя защитную функцию оборудования системы. Предохранительный сбросной клапан газа ПСК широко используются не только в газопроводах низкого, среднего и высокого давления, но и в тепловых сетях и на других объектах. Эта разновидность газовой арматуры принадлежит к типу закрытой в эксплуатационном состоянии. Срабатывание предохранительно сбросного клапана, установленного за регулятором, происходит при кратковременном росте давления в газопроводе выше установленного значения. После достижения давления на контролируемом участке номинальной величины клапан ПСК закрывается в автоматическом режиме.

Предохранительно-сбросные клапаны газа: классификация

Предохранительные сбросные клапаны ПСК по конструктивному признаку подразделяют на мембранные и пружинные.

Сбросные клапана газа пружинного типа снабжаются устройством, которое обеспечивает им эффективное открытие и возможность продувки рабочих полостей для недопущения примерзания или прилипания золотника к седлу клапана.

Эластичная мембрана как главный элемент конструкции предохранительных сбросных клапанов мембранного типа является чувствительным к изменению давлений элементом, который и определяет большинство преимуществ подобного типа ПСК. На золотник мембранных предохранительно–сбросных клапанов возлагается только выполнение запорных функций (в отличие от пружинных клапанов). Чувствительность мембран мембранных ПСК позволяет обеспечить более точную настройку величины реагирования (для предохранительных клапанов газа не должна превышать 15% от величины установленного рабочего давления). За счет этого мембранные предохранительно-сбросные клапаны как более чувствительные обладают более высоким спросом и спектром применения (к примеру, в газораспределительных сетях низкого давления).

Маркируется предохранительный сбросной клапан ПСК по диаметру проходного сечения его канала (в мм).

Как купить сбросной предохранительный клапан

Купить сбросной предохранительный клапан, цена и технические характеристики которых приведены в нижеследующей таблице, возможно как отдельный элемент, так и в составе собранных на его основе регуляторов давления газа.

Устройство и принцип работы в зависимости от вида

Рычажно-грузовой

Рычажные предохранительные клапаны применяются исключительно в промышленных системах, рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубопровода свыше 200 мм.

Навешенный на рычаг груз, оказывает давление на шток. При превышении силы, которую оказывает давление в системе с одной стороны, над силой, которую оказывает груз с другой стороны, шток открывается, выпуская теплоноситель или пар. Как только силы давления внутри системы становится недостаточно (оно не достигает критической отметки), шток под весом груза на рычаге перекрывает систему.

Рычажно-грузовой сбросной клапан в разрезе.

Таким образом, критическое давление, при котором необходимо произвести сброс, регулируется длинной рычага и весом на нем.

Пружинный

Более современным и более дешевым является пружинный предохранительный клапан. Он не уступает по эффективности рычажно-грузовому, надежен и имеет компактные габариты, поэтому широко используется в системах индивидуального отопления частных домов.

Работает пружинный сбросной клапан по такому же принципу, только вместо груза на шток воздействует пружина:

• со внутренней стороны на затвор устройства оказывает давление поток воды или пар;
• с другой стороны золотник, прижатый штоком, на который воздействует пружина;
• давление в системе превышает прижимную силу пружины, шток золотника поднимается вверх, происходит разгерметизация;
• теплоноситель или пар выходит через выпускной патрубок;
• давление внутри системы снижается и становится ниже прижимной силы пружины, которая снова перекрывает затвор, возвращая механизм в исходное положение.

Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления. Существуют как рассчитанные на конкретное давление (например, 3, 6 или 8 бар), так и регулируемые клапаны, критическое давление для сброса в которых устанавливается при монтаже. Также они могут быть открытыми или закрытыми. Первые сбрасывают воду или пар во внешнюю среду, закрытые клапаны – в подключенный к ним трубопровод.

Клапаны теплового сброса

Пружинные предохранительные клапаны также несовершенны. Помимо того, что работают они исключительно в закрытых системах (т.к. кипение теплоносителя в системе с открытым расширительным баком может происходить без повышения давления), пружинные механизмы срабатывают, когда температура теплоносителя уже превысила существенную отметку – свыше 95-100°C.

Наиболее эффективным, но крайне дорогостоящим является клапан теплового сброса, реагирующий на повышение температуры теплоносителя, а не давления в системе. Принцип работы заключается во все той же мембране, которая контролируется пружиной, но приводится в действие он не напором потока воды, а термочувствительной жидкостью, существенно расширяющейся при нагревании от теплоносителя.

Принцип работы и назначение

Предохранительные пружинные клапаны для воды применяют для защиты котлов, отопительных сетей, водоснабжения, котельных установок и резервуаров промышленного назначения. Если арматура находится в закрытом состоянии, то на чувствительный элемент влияет рабочее давление. По разным причинам показатели транспортируемой среды могут превысить допустимые значения, и происходит следующее:

• снижается сила притяжения золотника к седлу;
• уравновешивается воздействие на пружину;
• открывается запорный элемент, сбрасываются излишки транспортируемой среды;
• нормализуется давление в защищаемой системе;
• клапан закрывается.

Для возвращения запирающего элемента арматуры в исходное положение необходимо, чтобы уровень давления был ниже на 10-15% от величины нормальных показателей. Основные причины его повышения — нарушения при монтаже или сбой при работе оборудования, проникновение тепла из внешних источников и различные процессы внутри системы.

Критерии выбора предохранительного сбросного клапана

Механизм прижима

Рычажно-грузовые предохранительные клапаны рассчитаны на большие нагрузки и диаметр трубы не менее 200 мм, поэтому используются в промышленных отопительных системах.

Для индивидуального отопления частного дома лучше приобрести устройство с пружинным механизмом, это стандартный, надежный и часто используемый вид сбросного клапана.

Высота подъема

Клапаны сброса давления имеют разную высоту подъема затвора:

1. Малоподъемная модель ПС-350.Малоподъемные. Высота затвора в малоподъемных клапанах не превышает 1/20 диаметра седла. Имеют относительно низкую пропускную способность и простую конструкцию. Применяются в магистралях с жидким теплоносителем. Как правило, малоподъемной предохранительной арматуры достаточно для системы отопления с водяным контуром мощностью до 40-43 кВт. Для предотвращения аварии в таких системах необходимо сбросить небольшой объем теплоносителя.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

2. Полноподъемные. Высота затвора в полноподьемных клапанах больше или равна диаметру седла. Как правило, это рычажно-грузовые механизмы, более дорогие и сложные по конструкции. Полноподъемные клапаны имеют высокую пропускную способность, могут быть установлены на магистрали, в которых циркулируют газы, пар или сжатый воздух.

Полноподъемная модель PN 16.

Скорость срабатывания механизма

По скорости срабатывания предохранительные клапаны делятся на пропорциональные и двухпозиционные.

В отопительных системах частного дома лучше использовать пропорциональные клапаны, опять таки, их достаточно для большинства систем. Затворная крышка таких устройств открывается постепенно, пропорционально возрастанию давления в магистрали, соответственно и объем сбрасываемого теплоносителя возрастает пропорционально. В таких клапанах отсутствуют автоколебания, они поддерживают корректный уровень давления и стоят дешевле.

Двухпозиционная предохранительная арматура отличается моментальным подрывом и полным открытием клапана. Такой механизм позволяет быстро сбросить большие объемы теплоносителя, однако создает риск гидроудара: из-за быстрого сброса большого количества жидкого теплоносителя, в магистрали существенно снижается давление, после чего клапан резко закрывается. Поэтому двухпозиционную предохранительную арматуру рекомендуют устанавливать на магистрали со сжимаемой средой (воздух, газ, пар).

Диаметр

Диаметр предохранительного клапана сброса давления в системе отопления не должен быть меньше разъема подводящего патрубка. В противном случае, работе механизма будет мешать постоянное гидравлическое давление.

Производитель

Поскольку предохранительные клапаны имеют довольно простую конструкцию, а современные модели в большинстве случаев изготавливаются из латуни по одинаковой технологии, критических различий между арматурой различных производителей нет.

Виды спусковых предохранительных устройств

Классификация ПСК основана на особенностях конструкции и функций. Выделяют две основные группы, отличающиеся устройством рабочего механизма – мембранные и пружинные, и две разновидности, по-разному действующие в момент повышения давления в газопроводе – малоподъемные и полноподъемные.

Рассмотрим, в чем их отличия и что нужно знать об эксплуатации различных клапанов.

Классификация #1 – мембранные и пружинные

Мембранные названы по наименованию одного из основных рабочих элементов – мембраны. Она установлена внутри корпуса и отвечает за выпуск излишков газа при повышении давления. Это чувствительная деталь, и одно из ее главных качеств – эластичность. При потере необходимой гибкости элемент нуждается в замене.

Наличие мембраны расширяет диапазон действия предохранительных клапанов. Регулировочный винт, который действует в паре с мембраной, выполняет дополнительную, запорную функцию

Именно мембранные, более чувствительные ПСК устанавливают в газовые системы с низким давлением – то есть и в бытовые сети в том числе.

Для срабатывания мембранного клапана необходимо, чтобы давление в системе увеличилось на 15%.

Пружинные клапаны отличаются тем, что главным действующим элементом является золотник, управляемый пружиной. Он одновременно выполняет функции и чувствительной, и запорной детали.

Пружина – динамический элемент, который открывает клапан в момент повышения газа в системе, а также служит для продувки ПСК

Продувка – техническая процедура, предотвращающая «залипание» золотника в седле, а также выполняющая очистительные функции. Благодаря продувке уплотнители служат дольше.

Классификация #2 – малоподъемные и полноподъемные

Отличие клапанов выражается в способе и скорости открывания затвора. У малоподъемных устройств он раскрывается постепенно, в зависимости от степени увеличения давления в сети, тогда как у полноподъемных – резко, рывком, на всю ширину.

Второй вид клапанов и закрывается соответственно – быстро, одномоментно. Как только понижается давление, золотник сразу же ударяется о седло.

Если у первого вида может быть несколько позиций открытия, то у второго – только две: «закрыто» и «открыто». Еще одно отличие малоподъемных ПСК – небольшая пропускная способность.

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.

Рекомендации по выбору

Качественные клапаны экстренного сброса редко стоят дешево, так как их делают из бронзы, латуни или нержавеющей стали. Главное, смотреть, чтобы было нормальное соотношение цены и качества.

Допускается подбор самого простого варианта, который мало стоит, но его проблематично регулярно проверять.

Повышает расходы, но улучшает показатель безопасности манометр, помогающий контролировать состояние оборудования.

Важно, чтобы основной механизм был достаточно надежным, но не очень упругим, а регулировка – удобной. Необходимо сразу проверить соответствие диаметра предохранителя и трубы, исходящей от котла, чтобы не пришлось менять деталь

Если трубы с малым диаметром, то будет достаточно шарикового или тарельчатого оборудования. Гравитационный клапан монтируют только в горизонтальном положении, а основной затвор делают всегда лепесткового вида.

Нужно поставить несколько воздухоотводчиков, если используются бойлер, стояк. При водяном типе отопления в самую верхнюю точку ставят расширитель, который замещает несколько воздухоотводчиков. Но такой вариант усложняет обслуживание и занимает много места.

Регулирующую арматуру выбирают на основании того, какая степень комфорта ожидается, каков предположительный срок эксплуатации отопления. При настройке на минимальные параметры снижается уровень шума, а в ситуации с водяным обогревом предотвращается образование ржавчины. Арматурные элементы уменьшают нагрузку, повышают ресурсные значения циркуляционного насоса.

Когда теплоноситель – масло, или обогрев работает хорошо, ставят перепускной клапан, который работает постоянно, надежно обеспечивая требуемый уровень защиты.

Предохранительный сбросной клапан для котла оснащается особой числовой маркировкой с буквами атм, что обозначает, какое давление способно выдержать конкретное изделие, чтобы исправно работать.

Обычным заданным давлением для бытового предохранителя является отметка 3 атм. Предварительная нагрузка составляет всего 1,5 атм, а рабочее давление на максимальных температурах достигает 2,5 атм. Значит, при превышении обозначенных параметров ситуация становится аварийной, и должен сработать клапан.

У качественной продукции минимальный показатель прочности составляет 4 атм, его иногда превышают при ручной заливке отопительной жидкости.

Предохранительный регулирующий клапан стабилизирует работу всей системы на безопасном уровне.

Редукционная модель нормализует силу притока теплоносителя за счет корректировки внутреннего сечения входной части трубопровода.

Рычажно-грузовая вариация предполагает применение для крупных линий трубопровода с большим сечением, включает в себя золотник, который открывает перекрывающий вентиль. Механизм срабатывает, когда уровень давления превышает тяжесть грузиков, навешанных на рукоятку.

Перепускное изделие уменьшает нагрузку от теплоносителя, стабилизирует функционал отопления. Устанавливается вместо сбросного крана: в обратном трубопроводе нагнетается температура, после этого лишняя часть жидкости возвращается обратно в общую магистраль. Теперь давление уже регулируется.

Деталь располагают за циркуляционным насосом, подсоединяют одновременно к подающему и обратному патрубку.

Разновидности клапанов

Для установки в систему обогрева подходят следующие виды механизмов:

Сбросной

По принципу самого простого защитного устройства функционирует сбросной клапан для отопления: образующиеся газы или теплоноситель после достижения границы избыточного давления надавливают на мембрану и оставляют систему.

Рычажно-грузовой

Подходит для труб с диаметром 0,2 м и больше. В отопительные системы, в которых источник тепла — котел, клапаны рычажно-грузового типа не устанавливаются. В этих механизмах для увеличения воздействия на мембрану применяют груз. С целью определения силы давления, при достижении которой клапан включается в работу, проводится настройка методом изменения массы груза.

Обратный

Аварийное устройство такого вида монтируют для сброса чрезмерного давления. Дополнительно он разрешает теплоносителю перемещаться по трубам лишь в одном течении, определенном проектом.

Пружинный

Наиболее востребованный прибор, используется для автономной системы обогрева. Устройство отличается прочностью, простенькой конструкцией: шток прижимается пружиной. Настроить параметры срабатывания устройства возможно присутствующим регулирующим механизмом. Сила воздействия определяется степенью сжатия.

Шаровый

Имеет очень простую конструкцию: отверстие закрывается обычным стальным шаром (силой веса). Давление срабатывания клапана вычислено предварительно, оно напрямую зависит от диаметра отверстия и веса шара.

Воздушный

Предназначение такого клапана — освобождать систему от образующихся газов, которые создают пробки и препятствуют правильной работе отопления.

Особенности установки

При установке сбросного клапана для воды следует учесть не только его характеристики, но и работу, выполняющуюся расширительным баком. Если он не отреагирует на повышенное давление в системе, должен сработать предохранитель для выхода лишней жидкости. Соблюдая правила установки, расположение клапана должно быть на расстоянии 30−40 см от выходного патрубка котла, а между ними встраивается манометр. Его показания служат информацией о состоянии отопительного контура. Правила установки сбросного клапана:

1. 1. Перед устройством запрещено устанавливать запорное оборудование — задвижки, краны и т. д.
2. 2. Для удаления лишней воды на выходной патрубок клапана ставится трубка для слива. Для этого можно использовать соединение с обраткой или канализацией.
3. 3. Предохранительный клапан должен стоять в самой верхней точке замкнутой системы отопления.

Кроме этого, следует регулярно проверять рабочее состояние механизма. У пружинных моделей может произойти спайка тарелки со стенками корпуса. Это действует на превышение отметки максимального давления, влияющего на своевременное срабатывание клапана в отопительной системе, из-за чего устройство может не открыть отверстие для выхода жидкости.

Зачастую это касается условий эксплуатации сбросного предохранителя для отопления, а не принципа его работы. Но даже при тщательном выполнении установки возможно нестабильное функционирование изделия. При частом срабатывании аварийного устройства (6−8 раз) рекомендуется замена его. Это означает, что механизм пришёл в негодность — износились пружина и тарелка. Устанавливая предохранительный клапан, следует учитывать:

• насколько соответствуют его технические характеристики эксплуатационным;
• правильное подсоединение;
• при монтаже стоит пользоваться традиционной паклей для труб, лента ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал) не выдерживает температурного воздействия, из-за чего может возникнуть течь.