Как правильно выбрать предохранительный клапан: Пошаговое руководство

Ввиду разнообразия предохранительных клапанов, а также разнообразия и сложности систем, работающих под давлением, при выборе предохранительного клапана следует учитывать влияние таких факторов, как температура, давление и состояние фазы среды в системе. Постепенно определите номинальное давление предохранительного клапана, номинальное давление-температуру, класс рабочего давления пружины, [...]...

Оглавление

Ввиду разнообразия предохранительных клапанов, а также разнообразия и сложности систем, работающих под давлением, при выборе предохранительного клапана следует учитывать влияние таких факторов, как температура, давление и состояние фазы среды в системе. Постепенно определите номинальное давление предохранительного клапана, номинальное давление-температуру, класс рабочего давления пружины, номинальный диаметр и основную форму. Наконец, определите модель предохранительного клапана, который необходимо выбрать.

I. Выбор номинального давления

Номинальное давление и давление настройки - это разные понятия, на которые необходимо обращать внимание при определении и выборе предохранительных клапанов. Номинальное давление PN - это округленное число, используемое в качестве справочного кода, относящегося к давлению, выраженное в цифрах.

В предохранительных клапанах номинальное давление означает максимальное давление, которое может быть выдержано на входе предохранительного клапана. Оно зависит от материалов и температуры. Номинальное давление фланца на выходе предохранительного клапана обычно на один-три уровня ниже, чем на входе, что следует учитывать при выборе.

При определении номинального давления предохранительного клапана номинальное давление должно быть больше давления настройки. В идеале давление при полном открытии предохранительного клапана не должно превышать номинальное давление предохранительного клапана. В Китае существуют следующие серии предохранительных клапанов на номинальное давление: 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10, 16, 32, 40 МПа (Примечание: предохранительные клапаны с PN менее 1,0 обычно используют чугунные корпуса клапанов и не рекомендуются для использования в сосудах под давлением).

II. Номинальное давление-температура

При выборе предохранительного клапана необходимо учитывать влияние температуры. При повышении температуры максимально допустимое рабочее давление при том же номинальном давлении соответственно уменьшается. Номинальное давление клапана должно определяться в зависимости от защищаемой среды, материала клапана, рабочей температуры и максимального рабочего давления.

Максимально допустимое рабочее давление клапана при различных температурах можно рассчитать по приведенной ниже формуле или выбрать из GB/T 9124-2000, "Технические условия для фланцев стальных труб".

Ptmax=PN[σ]t /[σ]200

где

  • [σ]t - Допустимое значение напряжения материала при расчетной температуре t ℃, МПа;
  • [σ]200 - Допустимое значение напряжения материала при -200 ℃, МПа;
  • Ptmax- Максимально допустимое рабочее давление, МПа;
  • PN - номинальное давление, МПа

III. Определение класса рабочего давления пружины

После определения номинального давления предохранительного клапана для пружинного предохранительного клапана необходимо также выбрать класс рабочего давления пружины. Класс рабочего давления пружины относится к допустимому рабочему диапазону выбранной пружины. Превышение рабочего диапазона может привести к неисправности предохранительного клапана. Диапазон заданного давления пружинного предохранительного клапана - это класс рабочего давления пружины.

Заданное давление предохранительного клапана регулируется путем изменения степени сжатия пружины, и различные характеристики предохранительного клапана также контролируются пружиной. Каждая пружина может работать только в определенном диапазоне заданного давления. Превышение этого диапазона требует замены пружины, поэтому предохранительные клапаны с одинаковым номинальным давлением делятся на различные классы по рабочему давлению в соответствии с диапазоном регулировки заданного давления, разработанным пружиной.

PNКласс рабочего давления пружины (Mpa)
1.6>0.1-0.25>0.25-0.4>0.4-0.5>0.5-0.6>0.6-0.8>0.0-1.0>1.0-1.3>1.3-1.6
4.0>1.3-1.6>1.6-2.0>2.0-2.5>2.5-3.2>3.2-4.0   
6.3>2.5-3.2>3.2-4.0>4.0-5.0>5.0-6.3    
10.0>4.0-5.0>5.0-6.3>6.3-8>8-10.0    
16.0>10-13.013.0-16.0      
32.0>16-19.0>19-22.0>22-25.0>25-29.0>29-32.0  

С точки зрения обеспечения работоспособности предохранительного клапана, чем меньше предел диапазона рабочего давления пружины, тем в большей степени она может обеспечить работоспособность предохранительного клапана. Наиболее распространенный в настоящее время метод классификации приведен в таблице. Пользователи могут ссылаться на нее при выборе пружины для предохранительного клапана.

IV. Определение номинального диаметра предохранительного клапана

1. Номинальный диаметр DN

Номинальный диаметр DN представляет собой размер всех принадлежностей трубопровода в системе в числовом выражении, который является округленным справочным значением и не полностью соответствует фактическому размеру диаметра в числовом выражении.

Технические характеристики предохранительного клапана подразделяются на номинальный диаметр, а номинальный диаметр входного и выходного отверстий предохранительного клапана различается в зависимости от модели. Номинальный диаметр выходного отверстия полнооткрытого предохранительного клапана обычно на один размер больше номинального диаметра входного отверстия, в то время как номинальные диаметры входного и выходного отверстий микрооткрытого предохранительного клапана обычно одинаковы.

Номинальный диаметр серии предохранительных клапанов приведен в таблице ниже (единицы измерения: мм)

115100350100020003600
220125400110022003800
325150450120024004000
43217550013002600 
54020060014002800 
65022570015003000 
86525080016003200 
108030090018003400

2. Определение номинального диаметра

Номинальный диаметр предохранительного клапана должен определяться исходя из объема предохранительного сброса, поэтому сначала необходимо рассчитать объем предохранительного сброса, а затем на основе объема предохранительного сброса рассчитывается проходной диаметр предохранительного клапана с учетом коэффициента разгрузки предохранительного клапана, условий противодавления и т.д.

При определении диаметра предохранительного клапана основным принципом является выбор предохранительного клапана, номинальный объем сброса которого больше и как можно ближе к объему сброса безопасности. Необходимый объем сброса (объем предохранительного сброса) для предотвращения чрезмерного избыточного давления при возникновении аномального избыточного давления определяется условиями работы системы или оборудования и причинами возникновения избыточного давления, а также другими факторами.

3. Диаметр потока

Для предохранительных клапанов диаметр потока - это минимальный диаметр поперечного сечения горловины седла клапана, и диаметр потока напрямую влияет на пропускную способность предохранительного клапана. При выборе предохранительного клапана сначала рассчитайте минимальную площадь сброса, необходимую для защищаемой системы, исходя из объема сброса предохранительной системы под давлением, а затем рассчитайте диаметр потока d 0 . Затем определите номинальный диаметр предохранительного клапана. См. таблицу ниже

Номинальный диаметр DN и диаметр потока d0 (единицы измерения: мм)

DN1520253240506580100150200
d0Полный тип подъема   202532405065100125
Низкий тип подъема121620253240506580  

V. Выбор типа предохранительного клапана

При выборе предохранительного клапана, помимо определения номинального давления, температуры-давления, уровня рабочего давления пружины и номинального диаметра, необходимо также выбрать соответствующую конструкцию предохранительного клапана и материал корпуса и основных внутренних частей клапана в соответствии с рабочей средой.

Основные принципы выбора типов предохранительных клапанов

(1) Для сброса газа или пара используйте полноподъемные предохранительные клапаны.

(2) Для слива жидкостей используйте полноподъемные или малоподъемные предохранительные клапаны.

(3) Предохранительные клапаны с ключом могут использоваться для выпуска пара или воздуха.

(4) Для предохранительных клапанов, используемых для газов с установочным давлением более 3,0 МПа и температурой выше 235°C, рассмотрите возможность использования предохранительных клапанов с теплоотводами, чтобы предотвратить прямое разрушение пружины нагнетаемой средой.

(5) Используйте предохранительные клапаны с открытой крышкой, если допускается утечка нагнетаемой среды в атмосферу. Используйте закрытые предохранительные клапаны, если утечка в атмосферу не допускается.

(6) Для выброса высокотоксичных, сильно коррозийных и особо опасных сред следует выбирать сильфонные предохранительные клапаны.

(7) Для ситуаций с высоким противодавлением выбирайте предохранительные клапаны с балансировкой противодавления или предохранительные клапаны с пилотным управлением.

(8) В некоторых важных ситуациях иногда необходимо устанавливать два предохранительных клапана в качестве резервных друг для друга. На впускных и выпускных запорных клапанах двух предохранительных клапанов должны быть установлены механические блокировочные устройства, чтобы в любой момент времени (в том числе в периоды технического обслуживания и инспекции) обеспечить требуемую площадь разгрузки судна.

2. При выборе предохранительного клапана необходимо также определить следующие параметры

(1) Закрытый или открытый:

Колпак и крышка закрытого предохранительного клапана герметичны. Его функция заключается, во-первых, в защите внутренних частей от внешних загрязнений, таких как пыль, не требуя герметичности; во-вторых, он используется для предотвращения утечки токсичных, легковоспламеняющихся и других сред или для восстановления сред, поэтому требуется проверка на герметичность. Если выбран закрытый тип и требуется испытание на герметичность со стороны выхода, это следует указать при заказе. Испытательное давление на герметичность обычно устанавливается на уровне 0,6 МПа.

Открытые предохранительные клапаны, благодаря открытой крышке, помогают снизить температуру в пружинной камере и используются в основном для таких сред, как пар.

(2) Оснащен ли он подъемным ключом:

Если для предохранительного клапана требуются регулярные испытания на открытие, выбирайте предохранительный клапан, оснащенный подъемным ключом. Когда давление среды достигает более 75% от заданного давления, подъемный ключ можно использовать для легкого подъема тарелки клапана с седла, чтобы проверить гибкость открытия клапана.

3. Выбор предохранительных клапанов со специальными конструкциями

(1) С предохранительным клапаном радиатора.

Используется в ситуациях, когда температура среды высока, для снижения температуры пружинной камеры. Как правило, если температура предохранительного клапана закрытого типа превышает 250°C, а температура предохранительного клапана открытого типа превышает 350°C, следует выбирать предохранительный клапан с радиатором.

(2) Сильфонный предохранительный клапан.

В основном используется в следующих двух ситуациях:

1) Используется для уравновешивания противодавления: эффективный диаметр сильфона предохранительного клапана со сбалансированным противодавлением равен среднему диаметру уплотнительной поверхности клапана. Перед тем как предохранительный клапан откроется, сила противодавления на тарелке клапана находится в сбалансированном состоянии. Изменение противодавления не влияет на заданное давление; если противодавление переменное, и его изменение превышает 10% от заданного давления, следует выбрать этот тип предохранительного клапана.

2) Используются в агрессивных средах. Сильфон изолирует пружину и направляющий механизм от среды, тем самым предотвращая выход из строя этих важных деталей из-за коррозии под воздействием среды.

После определения номинального давления, номинальной температуры, номинального рабочего давления пружины, номинального диаметра и основного типа предохранительного клапана можно определить модель предохранительного клапана, который необходимо выбрать.

4. Пример выбора

Выбор предохранительного клапана основывается на конкретных параметрах рабочих условий. Сейчас мы объясним процесс выбора предохранительных клапанов для трех различных состояний в технологической системе совместной установки ксилола на примере 45×104 т/год (на примере предохранительных клапанов пружинного типа).

(1) Используется для газовых сред

1) Параметры процесса

  • Номер бирки: SV-501
  • Рабочая температура: 40℃
  • Установленное давление открытия: 0,98 МПа
  • Противодавление: Атмосферное
  • Расчетный расход (рассматривается как номинальный расход Wr ): 4660 кг/ч
  • Среда: Очищенный сжатый воздух.

2) Этапы выбора

  • Выберите подходящую формулу: Поскольку средой является очищенный воздух, следует использовать формулу расчета газовой среды.
  • Сверьтесь с таблицей свойств газов: Адиабатический индекс K воздуха равен 1,40.
  • Найдите значение C, соответствующее значению K, где значение C равно 2,7.
  • Определите расход среды: (Согласно GB/T12241-2005, чтобы определить, является ли поток газа критическим или подкритическим) Формула конкретного суждения и определения символов приведены в стандарте.
  • Рассчитайте перемещение по соответствующей формуле.
  • Выберите полнооткрытый предохранительный клапан модели A42Y с номинальным коэффициентом разгрузки 0,75. Номинальный расход предохранительного клапана составляет Wr =Wt×0,75
  • Подставив в приведенное выше уравнение, получаем: 6213=7.49d 02 , d0 =28,8(мм)
  • Когда0 =32, соответствующий номинальный диаметр полнооткрытого предохранительного клапана составляет DN50 (PN составляет 1,6 МПа).
  • Определите материал: Поскольку рабочей средой является очищенный сжатый воздух, можно использовать корпус клапана из углеродистой стали.

3) Определите модель

Путем расчета можно выбрать полнооткрытый предохранительный клапан A42Y16C-DN50, завершив процесс выбора.

(2) Для паровой среды

1) Параметры процесса

  • Номер бирки: SV-407
  • Рабочая температура: 350℃
  • Установленное давление открытия: 2,64 МПа
  • Обратное давление: Атмосферное
  • Проектная производительность: 34450 кг/ч

2) Этапы отбора:

Выберите применимую формулу: Поскольку средой является пар, давление на входе составляет установленное давление открытия 2,64MPa < 11MPa, а рабочая температура составляет 350℃; обратитесь к таблице коэффициентов перегретого пара, температура насыщенного пара при абсолютном давлении 2,74MPa составляет 230℃, а соответствующий поправочный коэффициент перегретого пара составляет 0,87, используйте формулу пара для расчета.

Определите соответствующую формулу расчета: Wtsh=5,25APdКш.

Используйте предохранительный клапан полнооткрытого типа модели A48Y (для пара), с номинальным коэффициентом разгрузки 0,75.

Номинальный расход предохранительного клапана Wrsh=Wtsh×0,75.

Подставив в приведенное выше уравнение, получим: Wtsh×0,75=5,25×d02 ×π/4×(2,64×1,03+0,1)×0,87, таким образом, d0 =67.

Проверьте соответствующие таблицы, когда d 0 =80, соответствующий номинальный диаметр для предохранительного клапана полнооткрытого типа составляет DN125.

Когда рабочая температура корпуса клапана из углеродистой стали составляет 350℃, а давление открытия (абсолютное давление) - 2,74Mpa, номинальное давление выбранного предохранительного клапана составляет 4,0Mpa.

3) Определите модель:

С помощью описанных выше действий можно выбрать A48Y40-DN125.

Примечание: Номинальный диаметр DN125 является специальным и обычно не используется. Если выбран DN150, то соответствующий диаметр горловины предохранительного клапана составляет d0 =100, что значительно больше, чем рассчитанное d0 (67), что приводит к частому соскакиванию предохранительного клапана (когда выбранный диаметр горловины предохранительного клапана слишком велик).

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Электрический и гидравлический листогибочный пресс - какой из них подходит для вашего бизнеса?

I. Введение С развитием технологий современная обработка листового металла, особенно процесс гибки, требует все более высоких стандартов. Существуют различные технические требования к оборудованию и обработке...

Размеры и вес двутавровых балок

Вы когда-нибудь задумывались о скрытом мире стальных двутавровых балок? В этой увлекательной статье мы раскроем тайны, скрывающиеся за этими важнейшими строительными компонентами. Наш эксперт, инженер-механик, проведет...
Калькулятор коэффициента K

Калькулятор коэффициента K для гибки листового металла (онлайн и бесплатно)

Вы испытываете трудности с проектированием точных деталей из листового металла? Раскройте секреты коэффициента K, важнейшего понятия в производстве листового металла. В этой статье наш эксперт, инженер-механик, объясняет...

Диаграмма веса двутавровой балки, размеры и онлайн-калькулятор

Вы когда-нибудь задумывались о том, как выбрать идеальную двутавровую балку для вашего строительного или производственного проекта? В этом блоге наш эксперт, инженер-механик, проведет вас через весь процесс...

Медные и алюминиевые кабели: Всестороннее сравнение

I. Преимущества кабелей с медными жилами перед кабелями с алюминиевыми жилами: 1. Низкое удельное сопротивление: Удельное сопротивление кабелей с алюминиевыми жилами примерно в 1,68 раза выше, чем у кабелей с медными жилами.....

Как правильно выбрать предохранительный клапан: Пошаговое руководство

Ввиду разнообразия предохранительных клапанов, а также разнообразия и сложности систем, работающих под давлением, при выборе предохранительного клапана необходимо учитывать влияние таких факторов, как температура, давление и среда...

Советы по использованию предохранительных клапанов: Повышение безопасности вашей системы

Исследователь провел проект системы горячего водоснабжения гостиницы, обеспечивающей круглосуточное снабжение паром (0,3 МПа) в качестве источника тепла, температурой подачи воды 60-55 градусов, с использованием...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.