Предохранительные клапаны: ключевые аспекты разработки и эксплуатации

Предохранительные клапаны: ключевые аспекты разработки и эксплуатации

Предохранительный клапан, безусловно, является одним из ключевых элементов технологических трубопроводов, важнейшим компонентом системы безопасности, который отвечает, за автоматический сброс избыточного давления, возникающего при работе с жидкостями, парами и газами. Наша статья посвящена ключевым аспектам проектирования и производства криогенных предохранительных клапанов для высоких давлений, а также многим особенностям их работы при низких температурах. Выбор и проектирование предохранительных клапанов регулируется межгосударственным стандартом ГОСТ 12.2.085-2017

 Процесс разработки и изготовления предохранительных клапанов

Создание насосного оборудования, специализированного для высоких давлений, требует не только высокой квалификации исполнителей, но и строгого соблюдения установленных технологий. Важнейшие приоритеты, на которые следует обратить внимание при выборе предохранительных клапанов, включают в себя несколько аспектов:

·         Достаточная герметичность: Клапан должен обеспечивать надежное уплотнение, предотвращая утечку рабочей среды в окружающую внешнюю среду. Это особенно критично, когда речь идет о криогенных системах, где даже небольшие утечки могут иметь серьезные последствия.

·         Минимальные потери давления: Устройство должно обеспечивать как можно меньшее сопротивление потоку, чтобы повысить общую эффективность работы системы в целом.

·         Сопротивление низким температурам: При работе в криогенных условиях необходимо учитывать изменение физических свойств и размеров материалов, которые могут значительно отличаться при различных температурных режимах. Неправильный выбор компонентов может привести к повреждению и разрушению деталей от процесса охрупчивания.

Уплотнительные решения

Уплотнительные элементы, такие как сальниковые уплотнения, играют первостепенную роль в достижении необходимой герметичности. Эти высокоэффективные компоненты должны обладать высокой стойкостью к термическим деформациям и гарантировать надежную изоляцию потока в условиях пониженных температур. Для снижения температурных и механических нагрузок на уплотнения часто используется удлиненный шток, который непосредственно выносит сальниковое уплотнение в более теплую область, тем самым повышая общую надежность системы.

Материалы и выбор компонентов 

Выбор подходящих материалов — это критически важный аспект проектирования криогенных предохранительных клапанов. Уплотнительные материалы, такие как Фторопласт-4, Нитрил, фтористый каучук и другие (см. таблицу выше) обладают исключительной прочностью и низким коэффициентом трения, что значительно повышает эксплуатационный срок арматуры. Наибольшей популярностью для криогенной трубопроводной арматуры пользуется PTFE с добавлением углерода. Политетрафторэтилен хорошо себя показывает при низких температурах, не меняет размеры, геометрию, и при этом остается достаточно пластичным, чтобы не треснуть при ударных нагрузках. Углерод же, в свою очередь, придает высокие антифрикционные свойства. Уплотнительные элементы из PTFE с добавлением углерода обладают высокой износостойкостью и герметичностью. Такие уплотнительные элементы используются в клапанах серии DA, производителя Feilun, DA-10, DA-15, DA-25.

Отдельно от обычных предохранительных устройств стоят криогенные предохранительные клапаны с принципом уплотнения металл по металлу. Это самые надежные и долговечные клапаны. Седло и клапан практически не изнашиваются и срок службы органичен лишь ресурсом пружины. Примеры таких клапанов это DAH-10, DAH-15 и DAH-25. Отрицательной чертой такой криогенной арматуры является высокая цена.

Корпусные элементы, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали 12Х18Н10Т или аналогичных сплавов, что обеспечивает долговечность и высокую устойчивость к агрессивным условиям окружающей среды.

Безопасность при работе с кислородом

При использовании клапанов в кислородной среде крайне важно соблюдение строгих мер безопасности. Кислород — это мощный окислитель, способный инициировать воспламенение многих материалов, что делает правильный выбор материалов особенно важным. Необходимо избегать применения уплотнительных материалов, которые легко загораются, а также обеспечивать выбор металлов, которые не подвержены горению, такие как медь и её легирующие сплавы, что значительно увеличивает безопасность. Вся трубопроводная арматура должна быть обезжирена. При установке криогенного предохранительного клапана необходимо исключить возможность искрообразования.

 Проверка герметичности газового предохранительного клапана

Герметичность затвора предохранительного клапана тестируется на специальных стендах с применением пузырькового метода. Испытание, как правило, проходит при температуре, соответствующей параметрам рабочей среды, а также давлении на 15% выше номинального. Вся линия запорной арматуры для работы в криогенных средах должна строго соответствовать классу герметичности "А", что является важным показателем качества.

 Наша компания предлагает широкий ассортимент запорной арматуры для криогенных сред, соответствующей высокому классу герметичности "А". Вот основные характеристики и доступные типоразмеры:

·         Типы арматуры:

o   Без подрыва

o   С подрывом

·         Типоразмеры:

o   Dy1

o   Dy4

o   Dy6

o   Dy10

o   Dy11

o   Dy15

o   Dy25

 ·         Рабочее давление: до 320 бар

·         Температурный диапазон: о т -196°C до +75°C

 Эта арматура разработана для обеспечения надежной работы в условиях криогенных температур и высоких давлений, что делает ее идеальной для использования в различных промышленных приложениях, включая газовые и нефтяные сектор, а также в медицинской и научной деятельности.

Процесс разработки предохранительных клапанов высокого давления представляет собой сложный и многослойный этап, который требует углубленных знаний в области материаловедения, механики и, безусловно, техники безопасности. Обеспечение надежной герметичности и функциональности клапанов критически важно, особенно в условиях низких температур и взаимодействия с кислородом. Осознание всех аспектов проектирования и эксплуатации позволяет создавать эффективные и безопасные решения для работы в самых сложных условиях, что, безусловно, способствует повышению общей надежности промышленных систем.