Приложение Б (справочное). Влияние противодавления

Приложение Б
(справочное)

Влияние противодавления

Б.1 Общие положения

Б.1.1 Независимо от того, происходит сброс среды из клапана напрямую в атмосферу или в коллекторную систему, противодавление может привести к повышению давления начала открытия, уменьшению пропускной способности, неустойчивости работы клапана, либо к одновременному воздействию всех трех факторов.

Б.1.2 Статическое противодавление в выходном патрубке клапана может быть постоянным, если выходной патрубок клапана соединен с технологическим резервуаром или системой, в которой поддерживается постоянное давление. При сбросе среды статическое противодавление может быть переменным вследствие изменяющихся условий в системе разгрузки.

Б.1.3 Применение коротких сбросных труб со сбросом напрямую в атмосферу обычно приводит к более низким динамическим противодавлениям, чем в системах с длинными сбросными трубами.

Высокое противодавление может возникнуть даже при сбросе среды через короткие трубы напрямую в атмосферу из-за критического истечения в самой трубе или на выходе из нее. В связи с этим величину динамического противодавления следует определять для всех систем независимо от конфигурации сбросного трубопровода.

Б.2 Влияние статического противодавления на открытие ПК

Б.2.1 В неразгруженных ПК статическое противодавление в выходном патрубке клапана удерживает золотник в закрытом положении силой, дополняющей силу пружины.

Давление настройки клапана на стенде без статического противодавления должно быть уменьшено на величину, равную статическому противодавлению.

Б.2.2 В разгруженном ПК сильфон или поршень применяют для уменьшения либо устранения воздействия противодавления на давление настройки.

Б.2.3 В ИПУ для поддержания давления настройки при наличии статического противодавления за ГПК сброс среды из ИПК осуществляют в атмосферу или в трубопровод после ИПК с атмосферным давлением или выполняют ИПК с разгруженным ЗЭл.

Для ИПК противодавление не должно влиять на величину хода (подъема) золотника при срабатывании клапана.

Б.2.4 При переменном противодавлении применяют разгруженные пружинные ПК или ИПУ либо устанавливают после неразгруженного клапана прямого действия мембранно-предохранительное устройство для обеспечения постоянного давления за клапаном.

Б.2.5 Если величина переменного противодавления мала, то допускается применять неразгруженные клапаны при выполнении следующих условий:

- при настройке клапанов на испытательном стенде учитывают статическое противодавление;

- максимальное давление во время сброса рабочей среды не превышает допустимых ограничений по повышению давления в защищаемом оборудовании.

Б.3 Влияние динамического противодавления на функционирование ПК и его пропускную способность

Б.3.1 Динамическое противодавление противодействует подъемной силе, удерживающей золотник в открытом состоянии.

Б.3.2 В неразгруженном клапане динамическое противодавление может вызвать хаотичное (нестабильное) срабатывание клапана, следствием которого могут быть вибрация или флаттер, влияющие на функционирование клапана и трубопроводов. При вибрации золотник совершает частые возвратно-поступательные движения, соприкасаясь с седлом. При флаттере возникает вибрация, при которой золотник не входит в соприкосновение с седлом в ходе цикла.

Б.3.3 При применении неразгруженных пружинных клапанов динамическое противодавление не должно превышать допустимого превышения противодавления над давлением настройки, указанного в таблице Б.1.

Б.3.4 Разгруженные ПК рекомендуется применять, если:

- при срабатывании клапана в сбросном трубопроводе возникает высокое динамическое противодавление;

- статическое противодавление по отношению к давлению настройки (давлению начала открытия) изменяется в широком диапазоне.

Рекомендуется разгруженные ПК применять при противодавлениях Р_п, не превышающих 50 % от давления начала открытия.

В ТУ и ЭД на клапаны изготовитель должен указывать значение допустимого полного противодавления Р_п.

Таблица Б.1 - Допустимое превышение динамического противодавления над давлением настройки

Давление полного открытия Рпо	Динамическое противодавление Рп дин для клапанов, эксплуатируемых на различных средах и режимах
	двухпозиционных*(1)		пропорциональных
	под ЗЭл		на ЗЭл*(2)			под ЗЭл*(3)
	газ, пар	жидкость	газ, пар		жидкость	газ, пар		жидкость
	критический	бескавитационный	докрити-ческий	критический	бескавитационный	критический	докритический	бескавитационный
Не более				*(4)
Более				*(4)
*(1) Для клапанов типа двухпозиционных ПК. *(2) Для полно- и среднеподъемных клапанов. *(3) Для малоподъемных клапанов. *(4) Так как при подаче среды на ЗЭл противодавление помогает подъему ЗЭл, его величину при критическом режиме ограничивают значением . В противном случае увеличение противодавления приведет к уменьшению пропускной способности клапана.

Б.3.5 В разгруженном клапане высокое противодавление будет создавать силу закрытия на неразгруженную часть золотника, что, наряду с увеличением суммарной жесткости упругих элементов (например, вследствие добавления жесткости сильфона), может привести к уменьшению степени открытия клапана и, соответственно, к уменьшению его пропускной способности.

Б.3.5.1 Поправочные коэффициенты пропускной способности K_w, учитывающие неполное открытие разгруженного ПК из-за действия противодавления, должны быть приведены изготовителем в ТУ и ЭД на клапаны.

Б.3.5.2 При предварительном расчете разгруженного пружинного ПК для определения коэффициента K_w допускается пользоваться приведенными на рисунке И.1 графиками зависимости поправочного коэффициента K_w, учитывающего эффект неполного открытия разгруженных ПК из-за противодавления, от отношения противодавления к давлению начала открытия клапана K_w = f(P_п/P_но), либо рассчитывать по формулам таблицы Д.1. На графиках рисунка И.1 приведены средние значения K_w, рекомендованные рядом изготовителей клапанов.

Окончательный расчет пропускной способности клапана следует выполнять по значениям K_w, представленным изготовителем.

Б.3.5.3 Для импульсных предохранительных клапанов, работающих на газообразных средах в условиях критического потока и соответствующих Б.2.3, поправочный коэффициент, учитывающий эффект неполного открытия из-за противодавления, K_w = 1,0.

Б.4 Влияние противодавления и конструкции коллектора на расчет размеров и выбор ПК

Б.4.1 Линия сброса и факельный коллектор должны быть проектированы так, чтобы динамическое противодавление для неразгруженных клапанов не превышало пределы, приведенные в таблице Б.1.

Б.4.2 Система факельного коллектора должна быть спроектирована так, чтобы статическое противодавление, вызванное сбросом или разгрузкой от других источников, не затрудняло открытие предохранительной арматуры при давлении, необходимом для защиты оборудования. Так как противодавление рассчитывают на основе анализа перепада давления в системе разгрузки, проектировщик системы должен указывать значение полного противодавления при заказе ПК.

Б.4.3 В связи с тем, что противодавление может оказывать влияние на пропускную способность ПК, расчет размеров разгруженного клапана следует проводить в два этапа:

- рассчитать клапан с использованием предварительного значения коэффициента K_w, учитывающего эффект неполного открытия ПК из-за противодавления. Коэффициент может либо равняться K_w = 1,0 либо может учитывать влияние предполагаемого полного противодавления;

- по результатам предварительного расчета размера клапана и его пропускной способности рассчитать линию разгрузки и размеры коллектора;

- определить значение коэффициента K_w и выполнить окончательный выбор клапана;

- значение противодавления следует указать при заказе ПК.

Подробнее возможная итерационная процедура выбора и расчета клапана с учетом противодавления описана в Д.9.

Б.4.4 В ИПК противодавление не должно оказывать влияние на давление настройки и пропускную способность клапанов.

Расчет размеров сбросного трубопровода и факельного коллектора в данном случае основывается на других факторах.