Иногда возникают неприятные обстоятельства, когда система отопления дает сбой, и давление начинает колебаться. Если давление не регулировать, последствия могут быть опасными. Чтобы не допустить такого, отопительную систему и систему подачи горячей воды следует оснащать предохранительными клапанами. Что это такое, и как они работают – мы и расскажем в этом материале.
Виды предохранительных клапанов
В системе отопления предохранительный клапан выполняет защитную функцию с целью не допустить высокого давления. Особенно это важно для котлов парового типа.
Давление поднимается чаще всего вследствие таких причин:
- отказ автоматических систем регулировки давления;
- резкое повышение температуры окружающей среды и появление пара.
Предохранительные изделия в основном бывают двух видов:
В рычажно-грузовых конструкциях действию давления на золотник противодействует груз, его сила передается посредством рычага на шток. Он перемещается по длине рычага, и можно таким способом регулировать силу давления золотника к седлу. Далее он открывается, когда рабочая среда начинает давить на нижнюю часть золотника с усилием больше, чем сила рычажного натиска и вода уходит через патрубок.
А пружинные предохранительные агрегаты работают с помощью электромагнитного привода. На шток золотника оказывает давление пружина, и регулировка происходит путем смены степени сжатия пружины.
Небольшие системы отопления лучше всего сочетаются с пружинными изделиями, их преимущества в этом случае такие:
- компактность;
- настройка способна меняться лишь при использовании инструментария;
- шток золотника может иметь разное положение;
- возможность комбинации с другими изделиями.
По принципу работы предохранительные клапаны разделяются на такие:
приборы прямого действия;- непрямого;
- двухпозиционного.
Предохранительный клапан прямого действия может открываться только под давлением рабочей среды, непрямого – под влиянием источника давления.
А по типу подъема запора устройства бывают:
- малоподъемными;
- среднеподъемными;
- полноподъемными.
Материалы изготовления
Предохранительные изделия могут быть изготовлены из таких материалов:
Особенности механизма и конструкции
Предохранительный латунный муфтовый клапан для котла оснащен резьбой с двух сторон, с входной стороны есть прокладка. Механизм при этом пружинный. Давление извне может усилить блокировку. После сборки конструкции ее опрессовывают, поэтому клапан данного типа очень надежен и доступен в плане стоимости.
Клапан предохранительно-запорный также может работать в канализационной системе с целью защиты от давления обратного потока.
Особенности трехходовых клапанов
Назначение и принцип работы трехходовых предохранительных клапанов несколько отличается от других вариантов и вот ключевые их отличия:
применение допустимо в низкотемпературных системах отопления для охлаждения носителя;- есть возможность регулировать изделие вручную или с помощью электропривода;
- наличие одного входного и двух выходных отверстий;
- для регулировки потока есть специальная заслонка в виде шара или штока, который направляет его в нужное отверстие.
Такие клапаны чаще всего применяются в системах отопления, которые включают в себя «теплые полы». Таким способом вода для обогрева полов будет гораздо прохладнее, чем вода в радиаторе.
Для изготовления трехходовых предохранительных клапанов применяют:
Латунные конструкции наиболее распространены при установке домашних систем отопления, а стальные и чугунные больше характерны для более крупных установок промышленного назначения.
Также стоит обратить внимание да взрывной предохранительный клапан, который способен предотвратить взрыв горючих газов или угольной пыли. Они сделаны таким способом, что если вещество взрывается, то повреждается лишь мембрана конструкции, а трубопровод остается невредимым.
Изделие такого типа работает в автоматическом режиме. В зависимости от давления, их различают несколько их видов:
- с давлением до 2 кПа;
- до 40 кПа;
- 150 кПа включительно.
Как правильно выбрать предохранительный клапан
При выборе предохранительного клапана следует продумать огромное количество тех или иных факторов. В частности, обязательно учитывайте рабочее давление окружающей среды. Если такое давление выше нормы, то нужно выбирать изделие на 2 бар, которое сможет выдержать подобные условия эксплуатации изделия. Помимо этого можно выбирать вариант с возможностью регулировки давления, чтобы можно быть осуществить настройку требуемого режима и выяснить точные параметры, в частности, условный диаметр.
Существует ряд норм касательно выполнения расчетов, также можно в интернете найти специальные расчетные программы. Можно обойтись и без расчетов, и взять конструкцию с диаметром не менее диаметра выходного патрубка вашего котла, но такое вычисление не будет точным и не сможет гарантировать высокий уровень безопасности и производительности.
В целом, чтобы правильно выбрать нужно изделие, следует продумать следующие параметры:
- определиться с типом изделия;
- с размером, чтобы давление в системе не превышало допустимые рамки;
- лучше для дома выбирать изделия пружинного типа;
- открытые устройства подходят лишь в том случае, если вода уходит в атмосферу, а закрытые –если в отводящий трубопровод;
- после расчетов можно определить, подойдет ли низкоподъемный клапан или полноподъемный;
- просчитайте свой бюджет.
Цены на предохранительный клапан варьируются в зависимости от материала и других особенностей. Например, мембранную конструкцию итальянского производства можно приобрести примерно за 4 у.е., а латунную – начиная от 12 у.е. Также есть некоторые модели клапанов, стоимость которых превышает 100 у.е.
Особенности установки предохранительного клапана
Во время установки клапана нужно строго соблюдать все правила, которые перечислены в нормативной документации изделия. Также установку нужно проводить с учетом мощности и рабочего давления.
Но ключевые принципы установки такие:
- осуществите предварительный расчет элементов конструкции;
- установку проводите на подающем трубопроводе рядом с котлом;
- рядом с клапаном рекомендовано поставить манометр;
- при использовании пружинной конструкции , пружинная ось должна быть вертикальной и размещаться над корпусом;
рычаг клапана рычажно-грузового типа должен стоять горизонтально над клапаном;- в системе горячей воды клапан надо ставить в верхней точке нагревателя воды на ее выходе;
- нельзя сужать диаметры при несоответствии размеров клапана и диаметра трубопровода и других причинах;
- соединительная труба не должна быть слишком длинной;
- после подключения к трубопроводу патрубки нужно выводить в безопасное место;
- настройка клапанов делается на 20 процентов больше рабочего давления отопительной системы;
- проверку нужно выполнять принудительным открытием.
Также нельзя забывать о том, что регулировать и проверять давление нужно как минимум раз в году перед отопительным сезоном.
Как настроить предохранительный клапан
Настраивать клапан нужно по месту установки после завершения монтажных работ и после того, как промыта система. Задайте давление настройки, проверьте давление начала открытия и закрытия изделия.
Настройки нужно ставить чуть выше максимального рабочего давления, которое допустимо при нормальном режиме эксплуатации конструкции. А давление полного открытия не должно быть выше минимального уровня самого слабого элемента системы. Давление закрытия должно превышать показатель минимально допустимого.
Настраивать давление в пружинной конструкции нужно путем вращения специального винта, который сжимает пружину, а рычажную конструкции настраивают посредством нужной массы груза.
Итак, клапан готов к работе, если он в состоянии обеспечить герметичность перекрытия, а также полное открытие и закрытие затвора. Кроме того, давление может отклоняться в пределах допустимых колебаний, которые приведены в техническом паспорте изделия.
Предохранительный клапан для котла предназначен для устранения рисков, возникающих в результате сбоев в работе системы отопления. Из-за неправильной эксплуатации оборудования могут возникать резкие скачки температуры, что сопровождается возрастанием давления. Если вовремя не принять меры, тогда могут возникнуть катастрофические последствия. Включение в работу встроенного механизма позволяет избежать проблем.
Допустимым давлением в системе считается 3,5 бар. В случае превышения этой величины могут возникнуть сложности:
- образование течи в местах стыковки трубопроводов;
- появление разрывов в деталях, изготовленных из полимеров;
- разрыв бака котла;
- замыкание электропроводки.
При возникновении критической ситуации подрывной клапан для котла обеспечивает сброс давления в системе отопления. Пока теплоноситель находится в жидком состоянии, опасности нет. Но его преобразование в пар сопровождается резкими скачками давления.
Газовые и электрические котлы характеризуются отсутствием инерционной составляющей. Их мощность уменьшается и увеличивается в считаные минуты. Твердотопливные агрегаты такой возможности не имеют. В них не получается быстро корректировать теплоотдачу. В некоторых устройствах присутствует автоматика, которая отключает оборудование в случае изменения параметров воды.
Особенность горения дров заключается в силе подаче воздуха. Это регулируется заслонками. Однако инерционность изменения температуры воды велика, что приводит к перегреву системы. После разогрева теплоносителя заслонка закрывается, и пламя тухнет, однако выделение топкой тепла продолжается.
В случае закипания воды образуется пар, который приводит к возрастанию давления. В этот момент включается предохранительный клапан для твердотопливного котла. Через открывающийся затвор происходит выход пара. После стабилизации давления механизм закрывается, и система возвращается в прежний режим работы.
Для такого вида котлов наличие клапанов является обязательным. Обычно они предусматриваются заводом-изготовителем. В случае их отсутствия установка ведется вблизи агрегата во время его монтажа.
В некоторые твердотопливные изделия дополнительно встраивается механизм безопасности. Во время перегрева открывается подача холодной водопроводной воды. Нагретая свыше 100 градусов жидкость вытесняется холодной, после чего напряжение в системе падает.
Какая бы конструкция ни изготавливалась, в ней всегда присутствуют затвор и элемент силового воздействия. Клапанный механизм разделяется на следующие виды:
- пружинные изделия;
- рычажно-грузовые;
- трехходовые узлы.
Их выбор проводится на основании параметров котельной установки. Сюда относятся производительность агрегата, максимально выдерживаемое им давление и величина диаметра предохранительного устройства.
Предохранительные клапаны для котлов небольшой мощности часто бывают пружинного типа. Они ставятся на промышленных установках или в квартирах. Конструкция характеризуется высокой степенью надежности, небольшими габаритами и доступной ценой. Основным элементом является пружина, отрегулированная на давление, при котором начинается срабатывание клапана. В пружине располагается шток. Через неё усилие передается на мембрану.
Задача мембраны состоит в перекрытии отверстия, через которое выходит лишний теплоноситель. Расположенная вверху рукоятка регулирует силу давления на пружину. Принцип действия механизма заключается в следующем:
- 1. Движущийся поток жидкости воздействует на затвор, который удерживается усилием пружины.
- 2. Как только давление в системе превысит критическую величину, силы пружины становится недостаточно. Шток золотника поднимается.
- 3. Излишки теплоносителя выходят через патрубок.
- 4. Процесс продолжается до стабилизации давления.
- 5. Сила пружины возвращает затвор в первоначальное состояние, система герметизируется.
Нельзя допускать, чтобы пружина соприкасалась с теплоносителем, а витки друг с другом. Если такое происходит, то возможно их залипание. Для проверки работоспособности пружины существует возможность ручного оттягивания штока.
Корпус такого механизма изготавливается из латуни. Для производства мембраны используются полимерные материалы. Как правило, покупные изделия обеспечиваются необходимыми настройками.
Такие изделия используются на больших промышленных установках. Размер диаметра трубопровода составляет около 200 мм. В частном секторе устройство применения не находит.
В рычажных узлах пружина отсутствует, вместо нее используется груз. В центральной части клапана расположен шток, соединенный с рычагом, вдоль которого двигается специальный отвес. Чтобы установить допустимую величину давления, груз перемещается по линии рычага.
Если давление жидкости превышает норму, то шток поднимается, а излишек воды выходит через появившееся отверстие. Величина настройки зависит от тяжести груза и его расположения на рукоятке рычага. В плане надежности такие узлы не уступают пружинным механизмам, однако стоят дороже.
Узлы применяются для систем, где нужно перераспределять потоки воды. Клапан имеет 3 отверстия: одно входное и два выходных. Внутри располагается заслонка. Она выполняется в виде штока или шара. При движении жидкость направляется в нужном направлении.
При наличии двухконтурного обогрева в виде комнатных радиаторов и теплого пола в каждый из них направляется вода разной температуры. Это обеспечивается трехходовым клапаном. Он выполняет следующие функции:
- разграничение потоков;
- распределение плотности движения воды по разным направлениям;
- распределение движения потоков жидкости по температурным показателям.
При монтаже защитного устройства своими руками подготавливаются необходимые инструменты. К ним относятся:
- разводные ключи;
- отвертки;
- пассатижи;
- рулетка;
- силиконовый герметик.
Монтаж проводится к трубопроводу, соединенному с выходным патрубком котла. Отступ ведется на расстоянии 20—30 см. Установка защитных устройств может отличаться в зависимости от их вида. Проводить её нужно в соответствии со схемой, представленной в документах к оборудованию. Однако имеются и общие моменты:
- 1.
Когда защитное устройство не монтируется в систему группы безопасности, рядом необходимо устанавливать манометр. - 2. Если устройство пружинное, то расположение оси выдерживается строго вертикально.
- 3. В рычажно-грузовом оборудовании груз размещается в горизонтальном положении.
- 4. На промежутке между котлом и защитным клапаном участок остается свободным. Здесь не устанавливаются задвижки, краны или циркуляционный насос.
- 5. Расположение предохранительного клапана в системах без наличия принудительной циркуляции проводится в самой высокой точке.
В зависимости от разновидности устройства регулировка и перемещение груза проводятся по рычагу или путем предварительного сжатия пружины. Следует помнить, что срабатывание клапана происходит, когда превышение нагрузки от заданной величины достигает 10%. А возврат к нормальной работе идет после понижения давления на 20% от максимально превышенного.
При подборе защитного узла следует ориентироваться на вид установленного котла. После монтажа следует провести правильную регулировку. В случае постоянного срабатывания механизма необходимо проверить систему. Возможно, расширительный бак имеет недостаточный объём. В целом предохранительные клапаны зарекомендовали себя как простые и надежные приспособления.
Регулирование предохранительных клапанов котлов типа ДЕ
Регулирование предохранительных клапанов производится:
1. При пуске котла, после монтажа.
2. При пуске котла после нахождения его в резерве.
3. При проведении технического освидетельствования котла.
4. По результатам проверки исправности действия предохранительных клапанов.
5. При изменении рабочего давления в котле.
Регулирование предохранительных клапанов может осуществляться на стенде, при проведении гидравлических испытаний или в процессе щелочения при сбросе пара через линию собственных нужд и смонтированных пароотводящих трубопроводах.
До установки предохранительных клапанов следует произвести их ревизию. Смазать резьбу нажимной втулки (серебристый графит — 20%, глицерин — 70%, медный порошок — 10%), проверить состояние уплотнительных поверхностей, наличие уплотнений штока.
В нормальном режиме работы клапан закрыт, тарелка усилием пружины прижата к седлу. Усилие пружины на тарелку регулируется величиной ее сжатия, производимого с помощью резьбовой нажимной втулки.
Медленно поднимается давление и регулируются предохранительные клапаны на давление начала открытия, указанное в табл.3.
При необходимости эксплуатации котла на пониженном давлении (но не ниже значений указанных в п.1 раздела «Техническое обслуживание котла») клапаны настраиваются соответственно этому рабочему давлению, согласно разделу 6.2. Правил по котлам.
Регулирование предохранительных клапанов производится поочередно в следующей последовательности (рисунок предохранительного клапана см. П. II ):
— в котле установить необходимое давление;
— снять рычаг ручного подрыва (4) и защитный колпак (11);
— откручивая нажимную втулку (8) добиться начала-подрыва клапана;
— снизить давление в котле до посадки клапана, при этом перепад между давлением подрыва и посадки клапана должен быть не более 0,3 МПа. Вращением демпферной втулки (9) по часовой стрелке перепад увеличивают, против — уменьшают. Для вращения демпферной втулки необходимо ослабить винт стопорный (7), по окончании регулировки указанный винт застопорить;
— замерить высоту затяга пружины с точностью 1 мм и записать в сменный журнал;
— по окончании регулировки установить на место защитный колпак и рычаг ручного подрыва;
— опломбировать защитный колпак капана .
Для проверки правильности регулировки предохранительных клапанов поднять давление до момента срабатывания клапана, затем снизить давление до закрытия клапана.
Если давление срабатывания клапана не соответствует давлению начала открытия, указанному в таблице, и перепад между давлением подрыва и посадки клапана более 0,3 (3) МПа (кгс/см 2 ), регулировку повторить.
Сушка обмуровки, щелочение котлов типа ДЕ
1. После окончания монтажа котла рекомендуется произвести сушку обмуровки в течение 2-3 суток электрокалориферами, на дровах или используя пар работающих котлов, который подается в заполненный водой до нижнего уровня котел через линию прогрева нижнего барабана. Процесс нагрева воды в котле необходимо вести постепенно и непрерывно; при этом, необходимо следить за уровнем воды в котле по указателям уровня прямого действия. В период сушки температура воды в котле поддерживается на уровне 80-90°С.
2. Щелочение котла производится для очистки внутренних поверхностей от маслянистых отложений и продуктов коррозии.
Для заполнения котла при щелочении и подпитки в период щелочения желательно использовать химически очищенную воду. Допускается заполнение котла сырой осветленной водой с температурой не ниже + 5°С.
Пароперегреватель не подлежит щелочению и щелочным раствором не заполняется.
Очистка его от маслянистых загрязнений и ржавчины производится потоком пара, для чего перед щелочением открывается продувочный вентиль пароперегревателя.
Перед щелочением котла осуществляется подготовка котла к растопке (см. раздел «Осмотр и подготовка к растопке»).
Ввод реагентов и начало щелочения котла в целях экономии времени и топлива следует производить за 1 день до окончания сушки обмуровки.
Ввод реагентов может быть осуществлен посредством насоса-дозатора с емкостью или через бак емкостью 0,З-0,5 м З , установленный над площадкой верхнего барабана. Из бака раствор реагентов по гибкому шлангу вводить через вентиль патрубка «пар на собственные нужды».
Для щелочения применяются реагенты: каустическая (едкий натр) или кальцинированная сода и тринатрийфосфат (таблица 4).
Реагенты перед вводом растворяются до концентрации около 20%. Растворы соды и тринатрийфосфата необходимо вводить раздельно во избежание кристаллизации тринатрийфосфата в трубах котла. Вводить раствор реагентов из бачка в котел можно лишь при полном отсутствии давления в последнем. Персонал, работающий на операциях по приготовлению раствора и ввода его в котел, должен быть обеспечен спецодеждой (резиновые фартуки, сапоги, резиновые перчатки и маски с защитными очками).
При загрузке в бак твердых реагентов не рекомендуется разбивать их на куски, а лучше растворять в кипятке или прогревать паром банку с реагентами, установленную открытым торцом над отверстием бака.
Перед первой растопкой котла после монтажа ослабляются пружины предохранительных клапанов, если клапаны не были отрегулированы на стенде. При каждом подъеме давления при щелочении (0,3; 1,0; 1,3 МПа) закручиванием нажимных втулок устанавливается соответствие давления пружины на клапан давлению пара.
При щелочении после ввода реагентов выполнить растопку котла, в соответствии с требованиями раздела «Растопка» поднять давление в котле до 0,3-0,4 МПа (3-4 кгс/см 2 ) и выполнить обтяжку болтовых соединений люков и фланцев. Щелочение на этом давлении производить в течение 8 часов с нагрузкой котла не более 25% от номинальной.
Продуть котел по всем точкам по 20-30 сек. каждую и подпитать до верхнего уровня.
Снизить давление до атмосферного .
Поднять давление до 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ) и щелочить при нагрузке не более 25% — 6 часов.
Продувку и подпитку котла производить при сниженном до 0,3-0,4 МПа (3-4 кгс/см 2 ) давлении.
Новый подъем давления до 1,3 МПа (13 кгс/см 2 ), а для котлов на избыточное давление 2,3 МПа (23 кгс/см 2 ) до давления 2,3 МПа (23 кгс/см 2 ) и щелочение при нагрузке не более 25% в течение 6 часов.
Смена котловой воды производится путем многократных продувок и заполнения котла.
В процессе щелочения не допускать заброса воды в пароперегреватель. Продувочный вентиль пароперегревателя все время открыт. Общая щелочность котловой воды во время щелочения должна быть не менее 50 мг .э кв/л. При снижении ниже этого предела в котел вводится дополнительная часть раствора реагентов, при этом давление в котле не должно превышать атмосферное.
Окончание щелочения определяют в результате производства анализов на стабильность содержания в воде Р2О5.