Pojistný ventil | Článek od společnosti TECHMARKET

Pojistný ventil je potrubní armatura, která chrání zařízení a vysokotlaká potrubí před mechanickým poškozením a různými druhy destrukce v důsledku havarijních situací. Toho je dosaženo uvolněním přebytečné kapaliny, plynu nebo páry ze systému, jakož i nádob, ve kterých vzniká nadměrný tlak. Tento ventil navíc zabraňuje vypouštění pracovního média při obnovení jmenovitého tlaku.

Pojistný ventil je mechanismus, který pracuje v přímém kontaktu s pracovním prostředím spolu s dalšími konstrukcemi, které plní funkci ochranných armatur, včetně regulátorů tlaku.

Hlavní typy ventilů a jejich účel

Všechny bezpečnostní produkty se mohou od sebe lišit v řadě parametrů v závislosti na konstrukčních prvcích, konkrétně:

1.Podle typu uzavíracího ventilu:

2. Podle výšky zdvihu uzavíracího prvku:

• nízký zdvih;
• střední zdvih;
• plný výtah.

3. V závislosti na typu zatížení ventilu:

• jaro;
• páka;
• páka-pružina;
• magnetická pružina.

Pojistné ventily se také mohou lišit povahou své činnosti a mohou být přímo nebo nepřímo působícími zařízeními. První jsou považovány za klasické bezpečnostní mechanismy, zatímco druhé patří do třídy impulsních zařízení. Nejčastěji používanou modifikací v průmyslu je úhlová odlehčovací tlumivka pružinového typu.

Vysoký tlak (nebo spíše jeho přebytek) může vzniknout v systému z různých důvodů, způsobených fyzikálními vnitřními procesy nebo jinými vnějšími faktory, jako jsou:

• poruchy zařízení;
• nežádoucí přísun tepla zvenčí;
• chyby při sestavování tepelně-mechanického okruhu.

V místech, kde takové komplikace hrozí, se často instaluje pojistný ventil. Tato zařízení jsou kompatibilní s téměř jakýmkoli zařízením, ale nejvíce jsou žádaná při použití s ​​domácími nebo průmyslovými nádržemi pracujícími za podmínek vysokého tlaku.

Pojistný ventil pružinového typu

Pružinové pojistné ventily chrání zařízení a zabraňují tak jeho zničení v důsledku překročení tlaku. Používají se na kotle, různé nádrže, kontejnery, potrubí a plní funkci vypouštění pracovního prostředí. Přebytek lze jednoduše vypustit do atmosféry nebo do speciálního drenážního potrubního systému. Po normalizaci tlaku se ventil uzavře. Hlavními charakteristikami pojistného pružinového ventilu jsou jeho průchodnost a hodnota reakčního tlaku. Ten je seřízen na speciálním zařízení v továrních podmínkách a pro testování provozu zařízení nebo pro odstranění nečistot, které se hromadí během provozu, mají ventily zařízení, které umožňuje ruční otevření tohoto zařízení, i když některé úpravy se bez něj obejdou. Pro efektivní a spolehlivou činnost ventilu v plynném prostředí může jeho konstrukce obsahovat zařízení pro nucené foukání vzduchu. U pružinových ventilů odolává tlaku média na ventil stupeň stlačení pružiny. Právě to určuje sílu ovládání a rozsah nastavení závisí na pružnosti použité pružiny. Toto kování si získalo velkou oblibu pro svůj jednoduchý design, snadné seřízení a širokou škálu produktů. To vše umožňuje vybrat nejvhodnější model pro provoz v konkrétních podmínkách. Bezpečnostní tlumivka je namontována svisle. Blokovacím prvkem v zařízení pružinového ventilu je talířový ventil. Speciální zařízení spolu s pružinou nastavuje upínací sílu a v případě přetlaku deklarovaná upínací síla nestačí k udržení média. V důsledku toho dochází k procesu odstraňování jeho přebytku ze systému, dokud se hladina tlaku nenormalizuje na původní úroveň. Více o struktuře a konstrukčních prvcích konkrétního pružinového ventilu se můžete dozvědět prostudováním jeho pasu. Jeho hlavními součástmi jsou uzavírací prvek, skládající se z clony a sedla a také seřizovač. Setter umožňuje nastavení ventilu. Je velmi důležité, aby jádro ventilu těsně přiléhalo k sedlu a zabránilo úniku. Takové úpravy se provádějí pomocí šroubu. Ventil se obvykle uzavře, když je tlak o 10 % nižší než pracovní tlak.

Bezpečnostní ventily pákového typu

Pákový ventil je zařízení, ve kterém je uzavírací prvek utěsněn pomocí pružiny nebo závaží. Účel těchto ventilů je neměnný – uvolnit přebytečný objem pracovního média v případě nadměrného zvýšení tlaku. Pákový ventil je nastaven tak, aby při normálním měření tlaku zůstala poloha ventilu vždy uzavřena. Cívka ventilu snímá tlak dvou sil najednou – může to být závaží nebo pružina, stejně jako samotná pracovní látka. Zátěž je upevněna na rameni páky a její hmotnost se přenáší na dřík ventilu. Při předem stanovených tlakových parametrech musí být síla přitlačující ventil k sedlu větší než tlaková síla pracovního média, a proto je ventil držen v uzavřené poloze. Když se tlak zvýší, v určitém bodě se mu upínací síla rovná a v tomto bodě se ventil otevře. V době, kdy je ventil otevřen, dochází k nasávání přebytečného pracovního média, což má za následek pokles tlaku v systému. Poté se závěrka opět přitlačí k sedlu a ventil se uzavře. Naprostá většina pákových ventilů je vyrobena ve formě hranatého tělesa (úhel trysek je 90 stupňů). Existují ale i provedení, ve kterých jsou armatury umístěny na stejné ose. Tento případ se nazývá případ průchozí. Hlavním účelem pákových ventilů je ochrana před všemi druhy nouzových situací. V tomto ohledu je tento typ výztuže považován za zvláště důležitou kritickou komponentu. Jako každý jiný výrobek musí pákové ventily splňovat určité požadavky:

• odezva, když dojde k nadměrnému tlaku, musí být provedena rychle a bez jakýchkoli komplikací, a když se jeho indikátory sníží na normální, ventil se musí vrátit do uzavřené polohy;
• Kapacita jednoho ventilu musí být dostatečná a ekvivalentní množství dodávaného pracovního média.

Nadměrný tlak a vysoký tlak v potrubí jsou nebezpečné faktory pro zničení systému. Pro zamezení předčasného opotřebení a prodloužení životnosti potrubních systémů se používají speciální armatury – pojistný ventil.

Toto zařízení se vyznačuje extrémně spolehlivým, ale zároveň poměrně jednoduchým designem. Instalace pojistných ventilů na potrubí s vysokým pracovním tlakem se považuje za povinnou. Odborníci oceňují armatury pojistných ventilů pro jejich jednoduchou instalaci a snadné nastavení, stejně jako různé typy modelů, vysoce kvalitní technické vlastnosti a kompaktní rozměry. Specifikem těchto armatur je také jejich univerzálnost a možnost instalace na téměř jakýkoli typ potrubního systému.

Princip činnosti pojistného ventilu

Při vysokém tlaku se v potrubí tvoří přebytečný vzduch. Působení pojistného ventilu je zaměřeno na odstranění vzduchových bublin z oblastí, kde se hromadí v kapalině pod tlakem. Tím se aktivně brání předčasnému opotřebení potrubí, jakož i vzniku zlomů, poruch a netěsností.

Hlavní příčiny nouzových situací, kterým lze předejít instalací pojistného ventilu, jsou:

• tlakové rázy a tlak obsahu potrubí;
• nekvalifikované nastavení zařízení;
• nesprávná instalace potrubního systému;
• vliv vnějších faktorů;
• nesprávná montáž prvků, nekvalitní komponenty.

Pojistný ventil doslova „chrání“ potrubí před nahromaděním vzduchových „těsnění“ v případě náhlého zvýšení tlaku. Pokud univerzální uzavírací armatury eliminují havarijní stavy poté, co již nastaly, pak instalace pojistného ventilu působí jako preventivní opatření proti jejich vzniku.

Návrh armatur potrubních ventilů

V první řadě stojí za zmínku, že na plynovodech je nejčastěji instalován pojistný ventil. Uzavírací a bezpečnostní jednotka plynu má spolehlivou montáž. Je velmi důležité, aby každá část tohoto mechanismu byla vyrobena z vysoce kvalitních materiálů v továrních podmínkách.

Hlavní části uzavíracího ventilu s bezpečnostní funkcí:

• spolehlivé kovové pouzdro s otevíracím horním krytem;
• přírubové spojovací upevnění;
• sada prvků pro nastavení a seřízení ventilu;
• dřík spojovacího ventilu;
• pečlivě vyladěné pružinové prvky.

Konstrukce pojistného ventilu se může v detailech lišit v závislosti na rozsahu použití ventilu v konkrétním typu potrubí. Mimochodem, ventily jsou instalovány na topných, plynových, parních nebo vodovodních okruzích.

Základní schéma činnosti pojistného ventilu v jakémkoli systému je následující:

• vlivem řízených indikátorů tlaku v systému se obsah potrubí střetává s kulovým prvkem, který směruje proudění na konec manžety, kde probíhá příprava na další proces;
• V první fázi se spustí ventilová pružina, která byla předtím nastavena odborníky v továrních podmínkách;
• pokud je pružinový mechanismus příliš slabý na to, aby udržel obsah pod tlakem, spustí se ochranná membrána s regulačním mechanismem;
• membránový regulátor působením tyče tlačí kulový prvek nahoru a posílá jej do spojovacího kanálu s objímkou;
• poté ventil začne blokovat průtok obsahu potrubí, když se tyč působením pružiny pohybuje na stranu – v tomto okamžiku by se měl tlak snížit;
• poklesne-li tlak podle akčního plánu ventilu, posune stavitelná páka membránového mechanismu vřeteno dolů;
• druhá tyč posouvá kulový mechanismus do kanálu objímky, čímž otevře průchod pro obsah potrubí a zlomí sevření s objímkou;
• V opačném případě (při vystavení příliš vysokému tlaku) se aktivuje pružinový mechanismus, který nasměruje jednu ze dvou tyčí k úplnému uzavření toku obsahu potrubí.

Poměrně složitý mechanismus ventilového systému má jednoduchou sadu odolných prvků, které běžným mechanickým působením zaručují prevenci opotřebení potrubí a prasknutí v jednotlivých sekcích systému.

Typy pojistných ventilů

Pojistné ventily, které zabraňují nouzovým situacím, jsou klasifikovány podle způsobu jejich ovládání, jakož i podle objemových ukazatelů a velikosti zatížení ventilu.

Takže podle způsobu ovlivnění funkcí regulace tlaku v potrubí se pojistné ventily dělí na:

• jednotky přímého působení – takový ventil pracuje přímo pod tlakem pracovního média obsahu potrubí;
• nepřímá akční zařízení – funkce ovládání ventilu je pulzní. V tomto případě ventilový systém reaguje na vnější faktory nebo elektrické impulsy;
• proporcionální ventily – instalované v potrubí s obsahem, který nepodléhá stlačení (bez tlaku);
• kombinované ventily – jednotky se dvěma typy ovládání z výše uvedených.

Následující klasifikace uzavíracích a pojistných armatur rozděluje armaturní zařízení podle parametrů výšky uzavíracího prvku. Mezi zařízení tohoto typu patří:

• ventily s plným zdvihem uzavíracího prvku – výška zdvihu uzavíracího mechanismu je ¼ objemu sedla. Zařízení se okamžitě otevře úplným otočením „talíře“;
• ventily s nízkým zdvihem – uzavírací prvek se zvedá pouze o 1/20 průměru objemu prvku sedla;
• ventily středního zdvihu – při provozu ventilu se uzamykací mechanismus otevírá při průměrné hodnotě mezi hodnotami zařízení dvou předchozích typů.

Nejoblíbenější modifikací uvedených armatur jsou ventily s plným zdvihem. Odborníci doporučují jejich povinné použití v potrubí s kapalnými a plynnými médii.

Za další společnou klasifikaci uzavíracích a pojistných ventilů lze považovat rozdíl v zatížení cívky. V souladu s touto charakteristikou se rozlišují:

• magnetické ventily s pružinou – instalované v potrubí se složitou konfigurací. Obvykle jsou vybaveny elektromagnetickým pohonem a plní funkce pulzních regulátorů pro řízení obsahu a tlaku průtoku;
• Ventily s pákovým závažím jsou jednotky, u kterých je vyvážení zatížení na ventilu kompenzováno pomocí závaží. Zátěžový tlak je zase tvořen působením pákového prvku na ventilový mechanismus tyče.

Poslední typ pojistných ventilů je zakázáno instalovat na pohyblivé nádoby!

Pojistné ventily s pohonem

Armatury uzavíracích a pojistných ventilů jsou často vybaveny různými pohony pro snadnou obsluhu a kontrolu parametrů obsahu potrubí. Nejběžnější typy pohonů pro instalaci spolu s regulačními pojistnými ventily jsou pneumatické a elektrické.

Robustní těleso, které je velmi důležitým parametrem při výběru pojistných ventilů pro různá potrubí, lze vyrobit v různých tvarech: hranaté, přímé nebo přímé. V závislosti na tvaru tělesa lze ventily použít v různých potrubních systémech (typy plyn, voda a pára).

Průchozí design má tu výhodu, že umožňuje průchod obsahu v obou směrech – vpřed i vzad. To znamená, že u takové konstrukce ventilu je tok obsahu na vstupu a výstupu jednotky za stejných podmínek. Rohový ventil „otáčí“ tok obsahu o 90 stupňů, čímž snižuje hydraulický odpor. U přímého provedení se směr proudění nemění, ale osa vřetena je umístěna pod úhlem.

Kromě ventilů s šoupátkovým ventilem (deskové provedení) existují také jehlové ventily s kuželovou klapkou. Kuželový ventil obvykle nepřesahuje průměr 25 mm a je navržen pro maximální pracovní tlak 16 MPa.

Výhody instalace pojistného ventilu

Ventily jakékoli klasifikace uzavíracího a bezpečnostního typu mají nepopiratelné výhody pro použití na všech typech potrubních systémů. To je vyjádřeno následovně:

• Tyto jednotky zajišťují spolehlivé utěsnění systému;
• zařízení mají spolehlivý a jednoduchý design;
• ventily se snadno používají a nevyžadují složité seřízení nebo instalaci;
• vyznačují se všestranností v provozu s jakýmkoli typem potrubí;
• mají vysokou odolnost proti opotřebení, spolehlivé těsnění v konstrukci ventilu;
• se vyznačují optimálními parametry konstrukční výšky díky nízké hmotnosti a krátkému zdvihu rolety při otevírání;
• poskytují schopnost odolat vysokému zatížení, agresivnímu prostředí a teplotním změnám;
• umožňují možnost utěsnění armatur pomocí vlnovce pro zvýšení odolnosti proti opotřebení při vnějším vlivu negativních faktorů.

Návrh a provoz regulačního ventilu

Jedním z nejoblíbenějších typů pojistných ventilů jsou regulační ventily. Funkce regulace toku obsahu je velmi důležitou součástí normálního provozu potrubí, snižuje riziko havarijních situací.

Princip činnosti regulačních ventilů spočívá v tom, že tento mechanismus řídí změnu rychlosti proudění pracovního média v potrubí. To umožňuje aktivní regulaci průtoku. Tyto ventily jsou zpravidla vybaveny automatickými pohony – pneumatickými, elektrickými, hydraulickými a elektromagnetickými. U jednodušších systémů se však používá i ruční ovládání, které vyžaduje přítomnost obslužného personálu na potrubí.

Speciální konstrukce regulačních ventilů nutně vyžaduje přítomnost speciálního zařízení – plunžru. Jedná se o mechanismus, ke kterému je připojen regulační ventil a působí jako hlavní pohyblivý prvek. Samotný ventil lze namontovat na potrubí různými způsoby, včetně přírubového připojení, spojky, vsuvky, svařování nebo montáže na čep.

Vlastnosti zpětného ventilu

Pojistné ventily zpětného typu se od regulačních liší tím, že umožňují průtok obsahu potrubí jedním směrem a současně jej blokují ve druhém. Zpětné ventily jsou instalovány na nádobách a potrubích s vysokými hodnotami tlaku čerpaného obsahu.

Podle provedení se zpětné ventily dělí na sací, kulové, ocelové a zpětné. Zpětné ventily různých klasifikací se od sebe liší oblastí použití (typy potrubí). Hlavní rozdíly ve stávajících úpravách jsou: speciální průměr spojovacích prvků, úhel zdvihu zámku, přítomnost pletiva a regulačního mechanismu.

Hlavní předností zpětných ventilů je jejich odolné kovové tělo, které bývá vyrobeno z mosazi, litiny, oceli, bronzu, titanu a dalších vysoce kvalitních materiálů. Další důležitou výhodou zpětných ventilů je funkce nuceného otevírání a zavírání.

Parametry pro správné nastavení ventilu

Pojistný ventil by měl být seřízen ihned po jeho instalaci, stejně jako po prvním propláchnutí systému. Nastavení parametrů ventilového systému by měl provádět pouze vhodně kvalifikovaný odborník. Podstatou tohoto procesu je regulace pracovního tlaku v systému. Pro správnou funkci pojistného ventilu by měla být nastavena citlivost ventilu na parametry zvýšeného průtokového tlaku.

Při výběru a seřízení ventilu je nutné vzít v úvahu hustotu tělesa výrobku, těsnost spojů v potrubí a také možnou odchylku náklonu ventilu při úplném uzavření a otevření ventilu.