Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны


Повышение или понижение давления газа после регулятора давления сверх заданных пределов может привести к аварийной ситуации. При чрезмерном повышении давления газа возможны отрыв пламени у горелок и появление в рабочем объеме газоиспользующего оборудования взрывоопасной смеси. Нарушение герметичности, утечка газа в соединениях газопроводов и арматуры. Выход из строя контрольно-измерительных приборов и т. д.

Значительное понижение давления газа может привести к проскоку пламени в горелку, или погасанию пламени. Что при неотключении подачи газа вызовет образование взрывоопасной газовоздушной смеси
в топках и газоходах агрегатов и в помещениях газифицированных зданий.

Возможные неисправности:


Причинами недопустимого повышения или понижения давления газа после регулятора давления для тупиковых сетей являются:

  • — неисправность регулятора давления; (заклинивание плунжера, образование гидратных пробок в седле и корпусе, негерметичность затвора и др.).
  • — неправильный подбор регулятора давления по его пропускной способности, приводящий к двухпозиционному режиму его работы при малых расходах газа и вызывающий всплески выходного давления и автоколебания.


Для кольцевых и разветвленных сетей причинами недопустимого изменения давления после регулятора давления могут быть:

  • — неисправность одного или нескольких регуляторов давления, питающих эти сети;
  • — неправильный гидравлический расчет сети, из-за чего скачкообразные изменения потребления газа крупными потребителями приводят к всплескам выходного давления.
  • Общей причиной резкого снижения давления для любых сетей может быть нарушение герметичности газопроводов и арматуры, а следовательно, утечка газа.
Предохранительные клапаны
Клапан предохранительный запорный КПЗ-50 производства ООО ЭПО «Сигнал»


Предохранительные клапаны
пан электромагнитный ВН производства
ООО СП «Термобрест




Для предотвращения недопустимого повышения или понижения давления в ГРП (ГРПШ) устанавливают быстродействующие предохранительные запорные клапаны; (ПЗК) и предохранительные сбросные клапаны (ПСК).
ПЗК предназначены для автоматического прекращения подачи газа к потребителям Как правило в случае повышения или понижения давления сверх заданных пределов; их устанавливают после регуляторов давления.

ПЗК прежде всего срабатывают при «чрезвычайных ситуациях», поэтому самопроизвольное их включение недопустимо. До ручного включения ПЗК необходимо обнаружить и устранить неисправности. А также убедиться, что перед всеми газоиспользующими приборами и агрегатами запорные устройства закрыты. Если по условиям производства перерыв в подаче газа недопустим, то вместо ПЗК должна быть предусмотрена сигнализация оповещения обслуживающего персонала.


ПСК предназначены для сброса в атмосферу определенного избыточного объема газа из газопровода после регулятора давления. С целью предотвращения повышения давления сверх заданного значения. Их устанавливают как правило после регулятора давления на отводном трубопроводе. При наличии расходомера (счетчика газа) ПСК необходимо устанавливать после счетчика.


Для ГРПШ допускается выносить ПСК за пределы шкафа.

После снижения контролируемого давления до заданного значения ПСК должен герметично
закрыться.

Предохранительные запорные клапаны


ПЗК — это открытая в эксплуатационном состоянии арматура. Расход газа через нее прекращается, как только в контролируемой точке газопровода давление достигает нижнего или верхнего предела настройки ПЗК.
ПЗК можно классифицировать следующим образом:

  • — механические, осуществляющие свои функции без электричества.
  • — электромагнитные, перекрывающие проход трубопровода при подачи на них или отключении электрического сигнала;
  • — термозапорные, перекрывающие трубопровод в случае повышения температуры до 80–90 ˚С. Клапаны термозапорные являются устройствами одноразового действия и после срабатывания подлежат замене.
Предохранительные клапаны
Термозапорный клапан КТЗ
производства ООО «Астин»
  • — дифференциальные «Газ-Стоп», перекрывающие трубопровод в случае превышения перепада давления на них свыше определенного предела. В настроящее время подавляющее большинство клапанов «Газ-Стоп» не является самостоятельным изделием. Как правило встраивается в элементы полиэтиленовых трубопроводов.

Требования к ПЗК

  • — Должен обеспечивать герметичное закрытие подачи газа в регулятор. В случае повышения или понижения давления за ним сверх установленных пределов. Верхний предел срабатывания ПЗК не должен превышать максимальное рабочее давление после регулятора более чем на 25 %.
  • — Рассчитываются на входное рабочее давление по ряду: 0,05; 0,3; 0,6; 1,2; 1,6 МПа с диапазоном срабатывания при повышении давления от 0,002 до 0,75 МПа. А также с диапазоном срабатывания при понижении давления от 0,0003 до 0,03 МПа;
Предохранительные клапаны
Клапан «ГАЗ-СТОП», встраиваемый в элементы
полиэтиленовых трубопроводов:
1 — корпус; 2 — уплотнительные кольца;
3 — пружина; 4 — поплавок
  • — Конструкция должна исключать самопроизвольное открытие запорного органа без вмешательства обслуживающего персонала. Кроме случаев с клапанами «Газ-Стоп» после восстановления рабочего перепада давления них.
  • — Герметичность запорного органа должна соответствовать классу «А» по ГОСТ 9544-93.
  • — Точность срабатывания должна составлять ±5 % заданных величин контролируемого давления для ПЗК, устанавливаемых в ГРП, и ±10 % для ПЗК в ГРПШ и комбинированных регуляторах.
  • — Инерционность срабатывания должна быть не более 40–60 с.
  • — Ивободный проход запорного органа должен составлять не менее 80% условного прохода патрубков ПЗК.
  • — Запорный орган не должен быть одновременно и исполнительным органом регулятора давления газа.


Отбор импульса контролируемого давления ПЗК надо делать рядом с точкой отбора импульса регулятора давления, т. е., на расстоянии от регулятора давления не менее пяти диаметров выходного газопровода. Подключать импульсный трубопровод ПЗК к нижней части горизонтального участка газопровода недопустимо для предотвращения попадания конденсата.


ПЗК, установленные в ГРПШ и объектовых ГРП, часто используют в качестве исполнительных механизмов автоматики безопасности. Прекращающих подачу газа при отклонении любого из контролируемых параметров за заданные пределы; (в т. ч. и по команде сигнализатора загазованности). При этом ПЗК обычно комплектуют электромагнитным устройством.

Но ПЗК могут быть и элементом комбинированных регуляторов давления газа, т. е., включены в их конструкцию.


Предохранительные сбросные клапаны (ПСК)


Для сброса газа за регулятором в случае кратковременного повышения давления газа сверх установленного должны применяться предохранительные сбросные клапаны (ПСК).


ПСК — это закрытая в эксплуатационном состоянии арматура; она открывается на короткий период времени, а после достижения давления в контролируемой точке номинального значения автоматически закрывается.
ПСК могут быть пружинные и мембранные.

Пружинные ПСК

Должны быть снабжены устройством для их принудительного открытия и контрольной продувки с целью предотвращения прикипания, примерзания и прилипания золотника к седлу, а также для удаления твердых частиц, попавших между уплотнительными поверхностями.


ПСК подразделяются на полноподъемные и малоподъемные. У малоподъемных клапанов (типа ПСК) открытие затвора происходит постепенно, пропорционально увеличению давления в контролируемой точке газопровода.
Полноподъемные клапаны (СППКР4Р-16) открываются полностью и резко, рывком, и так же резко, с ударом золотника о седло, закрываются при понижении давления. То есть, полноподъемный клапан имеет двухпозиционное положение: «закрыто» и «открыто».


При достижении максимально допустимого давления настройки затвор ПСК должен безотказно открываться до полного подъема, устойчиво работать в открытом положении. Затвор должен закрываться при понижении
давления до номинального или ниже его на 5% и обеспечивать герметичность. В случае запаздывания закрытия затвора давление газа в сети может

Предохранительные клапаны
Предохранительный сбросной клапан ПСК-50 производства ОАО «Газаппарат»

значительно понизиться, что может привести к нарушению режима работы системы, а также выбросу в атмосферу относительно большого количества газа.


У малоподъемных ПСК при закрытии затвора после сброса необходимого количества газа трудно достигнуть герметичности затвора, так как для этого бывает необходимо приложить усилие большее, чем в режиме «закрыто». Такие ПСК прекращают сброс газа только после уменьшения давления до 0,8–0,85% рабочего давления, что приводит к постоянному или длительному сбросу газа в атмосферу.

Мембранные ПСК

Главным преимуществом мембранных ПСК является наличие в их конструкции эластичной мембраны, выполняющей роль чувствительного элемента. Если в пружинных клапанах золотник выполняет
функции и чувствительного элемента, и запорного органа, то в мембранных клапанах золотник выполняет только запорные функции. Мембрана позволяет увеличить чувствительность ПСК в целом и расширить область их использования, включая низкое давление газа.

ПСК должны обеспечивать открытие при превышении установленного рабочего давления не более, чем на 15%. Выбор конструкции ПСК должен производиться в соответствии с пропускной способностью.
Количество газа, подлежащего сбросу ПСК, следует определять:

  • — при наличии перед регулятором давления ПЗК по формуле Q≥0,0005Qd, где Q — количество газа, подлежащее сбросу ПСК в течение часа при t=0°C и Рбар = 0,10132 МПа, м3/ч; Qd — расчетная пропускная способность регулятора давления при t = 0 °C и Рбар = 0,10132 МПа, м3/ч.
  • — при отсутствии перед регулятором давления ПЗК по формулам: для регуляторов давления с седельным затвором — Q≥0,01Qd, для регулирующих заслонок — Q≥0,02Qd. Малоподъемные мембранные и пружинные ПСК имеют небольшую пропускную способность. Так, пропускная способность СППК4Р-50-16 (диаметр седла 30 мм) при рабочем давлении 0,125 МПа равна 830 м3/ч, а ПСК-50С/125 (диаметр седла 50 мм) — только 10 м3/ч. Это объясняется малой высотой подъема золотника.

Пропускная способность клапанов ПСК-50 (КПС-50) с направляющими ребрами на низком давлении составляет: 0,5–3 м3/ч, на среднем— 7–20 м3/ч (при давлении во входном патрубке ПСК 1,15 давления настройки).


Пропускная способность ПСК-50 без направляющих ребер при тех же параметрах может приниматься вдвое большей.
Кроме этих ПСК, сбросные клапаны могут являться также частью (составным элементом) комбинированных регуляторов
давления газа