Технические характеристики и область применения перепускного клапана

Назначение и области применения

Перепускные клапана устанавливаются в жидкостных и газовых трубопроводах, в которых возможно регулярное повышение давления по разным причинам. Задачей этого устройства является поддержание рабочего давления в системе. При возрастании напора на участке магистрали перед установленным клапаном, он сбрасывает часть рабочей среды в обводной контур, снижая тем самым давление в основной системе.

Эти устройства находят применение в системах:

• холодного и горячего водоснабжения,
• теплоснабжения от любых источников,
• охлаждения,
• кондиционирования.

Отдельная область – автомобилестроение. Они устанавливаются в системах охлаждения и подачи топлива. Перепускными клапанами в автомобильных двигателях с турбонаддувом регулируется нагнетание воздуха турбокомпрессором.

Перепускной клапан турбины автомобильного двигателя

Байпасный клапан в авто — где расположен и за что отвечает?

Есть в автомобилях такие места, о существовании которых не знают даже водители со стажем, один из таких секретных узлов — байпасный клапан. Многие ли задумывались над тем, какой смысл заложен в слове «автолюбитель»? Речь идёт о человеке, который любит автомобили, искренне интересуется ими, разбирается в устройстве, не бежит сломя голову в автосервис при поломках. И, раскрывая тайны устройства авто, мы с вами постепенно становимся профессионалами.

Байпас для обеспечения эффективной терморегуляции

Видео демоснтрирует байпасный клапан от autobot на Дэу Нексия

Клапан называют байпасным, если он служит для выравнивания давления газа, пара или жидкости в разнородных сетях или же он играет роль предохранителя, сбрасывая давление, которое достигает какой-то максимальной пороговой величины. Промышленные и бытовые системы отопления, насосные установки магистральные трубопроводы изобилуют подобными устройствами.

Возникает вопрос: где такой клапан может применяться в автомобиле? Всё очень просто. Место его дислокации — термостат. Каждый автолюбитель знает, что главным терморегулятором в системе охлаждения автомобиля является термостат. Этот небольшой элемент в форме цилиндра, чётко реагирует на изменение температуры охлаждающей жидкости и перераспределяет её потоки для эффективного охлаждения.

Принцип работы предохранительного клапана в термостате:

• В момент запуска холодного мотора охлаждающая жидкость начинает циркулировать по малому кругу, то есть, минуя радиатор охлаждения. Так происходит до того момента, пока мотор не нагреется до нормальной рабочей температуры.
• Протекать охлаждающей жидкости в радиатор мешает закрытый главный клапан, находящийся в верхней части термостата. Именно в этот момент открыт байпасный клапан.
• Клапаны находятся по разные стороны терморасширительного элемента. Как только температура жидкости преодолевает 80-ти градусный рубеж, основной клапан начинает открываться, а байпасный постепенно закрывает торец нижнего патрубка.
• Происходит частичная циркуляция жидкости по малому кругу и через радиатор.
• Если температура превышает 90 градусов, то байпас закрывается, а основной клапан полностью открывает просвет, и жидкость полным ходом направляется в радиатор для охлаждения.

Байпасный клапан — нехитрое устройство

Шаровые краны скребковые байпасного типа Как это ни странно звучит, но перепускной клапан — это небольшая тонкая металлическая круглая пластина диаметром не более 2-3 см. Пластина прижимается к штоку расширительного стакана пружиной. Диаметр клапана подбирается таким образом, чтобы он полностью закрывал просвет нижнего патрубка. Его устройство и принцип работы одинаков для всех термостатов, как с твёрдым, так и с жидким терморасширительным элементом.

Эксперты в устройстве заводского байпаса, указывают на типичный недостаток, а именно, резиновая диафрагма. Размещенная на пластине, она начинает разрушаться и терять свою упругость. Это происходит из-за постоянного воздействия на диафрагму различных нагрузок: ударных, температурных, давления наддува.

Сколько в авто перепускных клапанов?

Настоящие автознатоки должны знать о том, что в некоторых моделях моторов можно встретить ещё один предохранительный клапан. Речь идёт об автомобилях с турбинами, нагнетающими воздух в камеры сгорания мотора. В этом месте байпас выполняет более привычную для него функцию, то есть спасает систему газораспределения от избытка давления.

Для получения более высоких показателей мощности, на некоторые виды моторов устанавливают турбину, которая нагнетает воздух. В момент, когда мотор работает под нагрузкой и водитель резко отпускает педаль «газа», в системе образуется избыточное давление воздуха. Именно в этот момент срабатывает перепускной клапан и выравнивает давления воздуха до необходимых параметров.

Конструкция и принцип работы любого перепускного клапана

Его корпус изготавливается из стали или латуни. Основным элементом внутреннего механизма является затвор (заслонка), закрывающий пропускное отверстие. Затвор удерживается в закрытом состоянии пружиной. В отдельных моделях его роль выполняют мембрана или диафрагма. Усилие пружины регулируется настроечным рычагом, выведенным на внешнюю поверхность корпуса.

Схема устройства клапана

*

Гидравлика работы основана на давлении потока рабочей среды в трубопроводе на затвор, находящийся внутри корпуса. Пока усилие меньше установленного регулировками рычага, сливное отверстие остается закрытым. Как только напор становится больше настроечного, давление на пружину приводит к ее сжатию. В результате отверстие для слива оказывается приоткрытым, и часть потока перепускается в обходной контур, уменьшая давление в основной гидросистеме.

Дальше происходит обратный процесс – снижение напора приводит к разжиманию пружины и закрытию затвора, и клапан снова готов к очередному сбросу. Выравнивание давления происходит постоянно, в автоматическом режиме. При работе системы в режиме «закрытой водяной задвижки» перепускной канал остается постоянно открытым, обеспечивая постоянную рециркуляцию потока носителя по обходному контуру.

Разрез перепускного устройства

Принцип работы

Теплоноситель, вода, газовая среда, продвигаясь по трубопроводу, оказывают нажим на заслонку, которую удерживает пружина. Как только сила напора достигает заданного уровня, затвор открывается и избыточный объем рабочей среды отводится по специальному ответвлению в другой контур системы.

После снижения уровня до нормального, спираль ставит затвор в исходное положение и содержимое трубопровода продолжает циркулировать.

При мембранном механизме проход для теплоносителя под воздействием напора открывает мембрана. Когда давление приходит в норму, мембрана возвращается на прежнее место.

В автомобиле перепускной узел турбины имеет заслонку, полное открытие или закрытие которой, зависит от рычага активатора. Длина его тяги может меняться со временем под воздействием различных факторов. Поэтому за этим следят и производят регулировку тяги.

Читать также: Какую клемму скидывать с аккумулятора

Отличия от других видов защитных клапанов

Похожим устройством и принципом действия обладают и другие вентили, устанавливаемые для безопасной работы трубопроводов. Но они различаются по назначению и предъявляемым требованиям.

Перепускной вентиль уменьшает нагрузку на насосы системы без изменения количества носителя в ней.

Причины и следствия

Зачастую рост уровня давления в таких системах связан с нормативным функционированием термоклапанов, которые установлены на радиаторах либо термоголовке. При достижении установленной в ручном режиме максимальной температуры, подача горячего теплоносителя в тот или другой радиатор снижается, что и обеспечивает повышение давления, а в некоторых случаях даже свист запорных вентилей радиаторов.

Безусловно, что это отражается, кроме уровня комфорта в комнате, еще и на работоспособности, а также долговечности системы отопления, ее отдельных узлов. Чтобы избежать таких ситуаций профессионалы рекомендуют оснащать системы отопления термостатическими клапанами.

Технические характеристики

*

Основные величины, определяющие возможности работы перепускных устройств в системе:

• Диаметр прохода. Внутреннее сечение прохода носителя через вентиль. Может отличаться от диаметра основного контура системы.
• Пропускная способность. Характеризует объем рабочей среды, способных пройти через клапан в единицу времени при номинальном давлении в 1 атм. Измеряется в куб.м/час.
• Предельное давление. Максимальное значение избыточного напора, на которое рассчитана работа устройства. Превышение в системе этого параметра приводит к смещению штока вентиля и началу перепуска носителя. Определяется при температуре носителя в 20 °С.
• Диапазон настройки. Границы возможностей регулировки избыточного давления, при котором начинается открывание клапана. Единица измерения – бар.

Регулировочная шкала с настроечным движком

Разновидности перепускных клапанов

При схожести принципа действия и рабочих характеристик устройства имеют дополнительные различия.

Способ присоединения

На магистралях малого диаметра (до 150 мм) входные и выходные патрубки обычно выполняются под резьбовое соединение. Варианты – внешняя или внутренняя резьба патрубка. На трубопроводах большого сечения используется подключение методом сварки или с применением фланцевых соединений.

Фланцевые клапана большого диаметра

Направление потока

*

Вентиль, устанавливаемый в основном потоке, обычно имеет угловую форму для подключения отводящего контура. Клапана, включаемые в байпасную магистраль, могут быть и прямоточными.

Перепускной клапан прямого потока

Активный элемент

Обычно перекрытие выходного отверстия осуществляется затвором или заслонкой. Но в некоторых конструкциях запорным элементом является диафрагма, соединенная со штоком. Применение диафрагменных вариантов рекомендуется в магистралях с рабочей средой, содержащей помимо жидкости или газа твердые частицы.

Механизм действия

Различие в способе воздействия на запорный элемент обусловило появление двух типов вентилей.

• Прямого действия. Простое механическое устройство, в котором теплоноситель непосредственно воздействует на активный элемент клапана. Недорогие и сравнительно простые в обслуживании.
• С элементами непрямого воздействия. Фактически состоит из двух вентилей. Клапан малого диаметра работает как датчик давления и при срабатывании управляет штоком главного затвора, который и открывает слив в обводной канал. Характеризуются более точной настройкой порога срабатывания.

Функции изделия

Функции подобного приспособления заключаются в том, чтобы своевременно осуществить сброс лишних объемов теплоносителя и таким образом уменьшить уровень его давления. Общие требования к подобным узлам заключаются в том, что они должны:

• способствовать понижению давления, своевременно сбрасывая излишки теплоносителей.
• иметь точную настройку, причем для отопительных систем в жилых помещениях желательно, чтобы настройка была ручной.
• обладать высокой прочностью и надежностью.
• обеспечивать безопасность эксплуатации систем отопления благодаря надежности собственной конструкции.

Разновидности конструкции перепускных клапанов

Перепускной клапан для отопительных систем может быть двух видов, характеризующихся принципами функционирования. Наиболее распространенным является пружинный вариант, а вот рычажно-грузовой в основном используется в крупных магистралях. Принцип работы пружинного устройства заключается в том, что в процессе перемещения теплоноситель давит на специальный затвор, который сдерживается с помощью пружины.

По достижению уровня давления равного силе сжатия пружины открывается страховочный шток, и излишки жидкости начинают отводиться с помощью выходного патрубка. После того как ситуация нормализуется, пружина возвращает затвор в первоначальное положение, и теплоноситель продолжает движение без ограничений.

Перепускной клапан системы отопления

Пружинные устройства используются в системах, в которых диаметр труб не превышает 200 миллиметров, в остальных случаях применяется рычажно-грузовая конструкция. Ее отличие от рычажной, прежде всего, заключается в том, что при отсутствии пружины фиксация штока происходит с помощью дополнительного груза, масса которого может варьироваться. В данном случае критический показатель настраивается с определенной погрешностью, а сама настройка выполняется с помощью изменения веса груза.

Критерии выбора устройства

Перепускные вентили необходимы в следующих типах трубопроводных магистралей:

• Бойлерные накопительные системы. Вода в них находится под давлением, а периодические включения/выключения приводят к резким перепадам объема и напора протекающей жидкости.
• Системы горячего водоснабжения постоянного действия, снабженные терморегулирующими устройствами. При изменении температуры меняется и объем среды в магистрали. Требуется постоянная регулировка и сглаживание перепадов давления.
• Многоконтурные системы отопления. При отключении любого из контуров возрастает давление в остальных частях. Перепускные устройства минимизируют изменение нагрузки на насосы системы.
• Твердотопливные отопительные устройства не способны резко снизить температуру носителя после отключения. Перевод потока в обход магистрали позволяет уменьшить время охлаждения.

При выборе подходящего предохранительного устройства перепускного типа нужно учитывать следующие параметры:

• Диаметр и способ подключения, позволяющие включить его в регулируемую магистраль.
• Пропускная способность должна соответствовать расчетному отводу носителя в случае максимальной нагрузки.
• Рабочая температура устройства и материал его изготовления.
• Необходимость регулировки точки срабатывания клапана. Ее диапазон должен лежать в пределах планируемых изменений давления.

Значение имеет и ориентировка на продукцию известного производителя.

Регулирующий клапан — турбина

Поршень сервомотора 8 находится п-ри этом в своем среднем положении, вследствие чего регулирующий клапан турбины 9 занимает определенное положение, соответствующее заданной нагрузке турбины. При увеличении нагрузки генератора скорость вращения ротора начинает замедляться. Это сейчас же сказывается на положении грузов регулятора 1, которые передвигают муфту 2 и связанный с ними рычаг а-с вниз. Под давлением поступающего по трубке К масла поршень сервомотора начинает подниматься, и соединенны и с ним шток одновременно поднимает клапан парораспределения 9 и соединительный рычаг с — а. Подъем рычага с — а перемещает шток золотник сервомотора вверх, и поршни 5 и б вновь приходят в среднее положение, вследствие чего дальнейший подъем штока сервомотора, а следовательно, и лапана 9 прекратится.  

ЧВД; 7 — ЧНД турбины; Я — регулятор скорости; 9 — регулирующие клапаны турбины; 10 — паровпускные клапаны ЧНД; р-датчик давления пара в камере регулирующей ступени; Рпр-датчик давления пара за промежуточным пароперегревателем; рп з — датчик давления пара за переходной зоной котла; рк-датчик давления пара за первичным пароперегревателем; DK — датчик видимого расхода пара из котла; GK-датчик расхода питательной воды; Зд-датчик заданной нагрузки ( мощности) блока; РНК — регулятор нагрузки питания котла; РИТ — регулятор внутренней мощности ( нагрузки) турбины; РТ — регулятор топлива; Д — дифференциатор.  

Давление должно регулироваться либо изменением давления питательной воды, либо путем изменения площади открытия регулирующего клапана турбины при постоянном расходе питательной воды. Регулирование давления любым из этих способов требует также поддержания на определенном уровне температуры пара на выходе из котла.  

В коллектор высокого давления заведены дренажи четырех перепускных труб от стопорного клапана к четырем регулирующим клапанам турбины. Если конструкция паровпускной части турбины позволяет скопиться конденсату в области паровпуска ( например, в боковых пароподводящих патрубках, как показано на рис. 9.5), то образующийся конденсат также отводят в дренажный коллектор высокого давления.  

В результате появившегося небаланса давлений золотник перемещается вниз до упора, что приводит к закрытию регулирующих клапанов турбины.  

В опытных характеристиках имеется дополнительное отклонение от спрямленной, упрощенной характеристики вследствие дросселирования пара в регулирующих клапанах турбины. Степень дросселирования ( мя-тия) пара зависит от степени открытия и от числа регулирующих клапанов. Обычно в отечественных крупных конденсационных турбинах имеются четыре регулирующих клапана, поэтому на опытной характеристике заметны бывают четыре волны. Гребень волны появляется в момент наименьшего открытия соответствующего регулирующего клапана — момент наибольшей потери давления в этом клапане при малом его открытии. Обычно это отклонение в расходе парк при дросселировании не превышает 2 — 4 % по расходу пара и в условиях приближенных расчетов по характеристике их можно не учитывать.  

В этом случае максимальная конечная мощность, несколько меньшая номинальной, достигается в момент полного открытия регулирующих клапанов турбины.  

Подающийся к турбине свежий пар проходит через стопорный клапан, после чего по перепускным трубам поступает к регулирующим клапанам турбины. Стопорный клапан связан с системами регулирования и защиты турбины.  

Подающийся к турбине свежий пар проходит через стопорный клапан, после чего по перепускным трубам поступает к регулирующим клапанам турбины.  

ДР) — потеря давления на паропроводах в номинальном режиме, Па; ДР2 — то же на регулирующих клапанах турбины, Па; остальные обозначения даны выше.  

Особенности монтажа

*

Конкретное место установки перепускного устройства зависит от схемы и типа трубопровода. Клапан может встраиваться в дополнительный отводной контур. Для отопительных систем замкнутого цикла сброс излишнего давления проводится в трубопровод обратного направления. Допускается также его применение в качестве предохранительного вентиля, с настройкой на аварийное давление и со выводом жидкости в канализацию.

В схеме одноконтурной отопительной магистрали перепускной клапан устанавливается в байпасный отвод после нагнетательного насоса.

Перепускной клапан локальной системы отопления. Схема установки.

Для большей сохранности и безопасности всего отопительного контура желательно помимо перепускного устройства установить и дополнительные:

• обратный клапан для предотвращения обратного направления потока,
• воздухоотводной вентиль для стравливания воздушных пробок,
• сливной кран для полного сброса носителя из системы,
• для систем малого диаметра коттеджного типа – сетчатые фильтры.

В многоконтурных системах перепускные клапана устанавливаются в каждом контуре.

Куда монтировать и зачем

Термостатический клапан монтируется путем его врезки в систему на небольшом расстоянии от подающего жидкость насоса, между обраткой и контуром подачи. Режим настройки максимальной допустимой границы давления рабочей среды позволяет владельцу произвести настройки вручную.

В настоящее время ассортимент этих изделий, предлагаемый торговой сетью достаточно велик

Но как показывает практика, лучше обращать внимание на такие известные торговые марки как Mankenberg, Valtec, DANFOSS. Они доказали на практике эффективность, надежность и долговечность в работе

Назначение

Регулировочные перепускные термостатические клапаны предназначены для обеспечения стабильной разницы в давлении между обратным и подающим трубопроводами в системах отопления закрытого типа. В случае уменьшения тепловой нагрузки термостатические радиаторные вентили закрываются. Это приводит к увеличению перепада давления между обратным и подающим трубопроводами.

Использование перепускного клапана дает следующие преимущества:

• снижает нагрузку на насос;
• защищает котел от ржавчины;
• предотвращает возникновение неестественных для нормальной работы шумов;
• повышает температуру рабочей среды в обратном трубопроводе.

Закрыв термостатические вентиля на радиаторах, мы получим увеличение сопротивления нашей системы отопления (увеличение перепада давления между обратным и подающим трубопроводами). Что увеличит нагрузку на насос и приведет к появлению шумов.

Если давление достигнет максимального уровня, который соответствует настройкам перепускного клапана, он открывается, образуя регулируемый байпас. Также перепускной клапан устанавливается за циркуляционным насосом между обратным и подающим трубопроводами.

Советы по настройке и обслуживанию

Ставить вентиль с регулировкой диапазона избыточного давления стоит тем, кто уже имеет опыт в расчете требуемого значения. Открытие сливного отверстия начинается при давлении, выбранном настройкой. Но полностью оно открывается обычно при давлении, превышающем начальное значение на 20%. Но расчет не может базироваться только на этом показателе, потому что такое понижение рабочего напора в системе носит нелинейный характер. Сброс части носителя уже приводит к уменьшению нагрузки на затвор клапана. Поэтому для точного расчета пропускной способности устройства ориентируются на диаграммы, приводимые в техпаспорте.

Следует учитывать, что погрешность настройки большинства регуляторов составляет 10%. Для первоначальной регулировки и последующего контроля рекомендуется устанавливать манометры до и после точки перепуска.

Сама настройка проводится либо сдвигом бегунка вдоль шкалы, либо вращением регулировочного винта. После установки и проверки требуемого значения, винт закрепляется зажимной гайкой.

Текущий уход за перепускным клапаном заключается в ежемесячном контроле начального давления срабатывания и скорости его открывания. Следить нужно и за состоянием фильтров.

При неправильной работе клапана следует его демонтировать, разобрать и промыть все детали. Возможно, неисправность вызвана простым засорением механизма.

Регулирующий клапан — турбина

Регулирующие клапаны турбины не должны открываться более установленной заводом-изготовителем величины.  

Регулирующий клапан турбины Сименс-Шуккерт работал устойчиво 12 лет.  

При открытии регулирующих клапанов турбины пропуск пара возрастает, что вызывает падение давления пара. Падение давления приводит к реализации аккумулирующей способности котла. Следует отметить, что эти процессы взаимно обусловливают друг друга и протекают одновременно.  

Оставление части регулирующих клапанов ЦВД турбины закрытыми при работе на скользящем давлении необходимо для обеспечения быстрого подхвата нагрузки при аварийном снижении частоты в энергосистеме. Для отечественных турбин с сопловым парораспределением это требование не вступает в противоречие с условиями обеспечения наиболее экономичного режима работы блока. Однако, если бы это было и не так, как, например, в турбинах с дроссельным парораспределением, переход на работу с чисто скользящим давлением при полном открытии всех клапанов может быть принят только-в виде исключения, по специальному разрешению.  

При анализе модели регулирующего клапана турбины берется предположение о том, что величина проходного сечения клапана определяется критическим дросселированием пара.  

При опережающем открытии регулирующих клапанов турбины значение комплекса В будет положительным, и, следовательно, расход пара на турбину увеличивается как вследствие роста тепловыделения в топке, так и за счет аккумулирующей способности котла.  

Импульс от сервомотора регулирующих клапанов турбины подается при полном закрытии клапанов. При включении БРОУ от этого импульса холостой ход турбины может быть сохранен. Однако действие этого импульса проявляется с большим запаздыванием. Так как во время работы турбины с резкопеременной нагрузкой в некоторые моменты регулирующие клапаны могут доходить до положения полного закрытия, импульс на включение БРОУ по положению сервомотора турбины может быть подан только с выдержкой времени, для чего предусмотрено специальное реле времени РВ. Это еще более увеличивает запаздывание подачи команды на включение БРОУ.  

Импульс по изменению положения регулирующих клапанов турбины был отвергнут турбинным заводом по причине недостаточной его точности.  

Недобор мощности происходит, когда регулирующие клапаны турбины открыты полностью и когда их невозможно открыть больше определенной величины. В любом из этих случаев увеличение выработки пара на котле ведет к повышению давления перед турбиной.  

Благодаря открывшемуся сливу из этой трубы закрываются регулирующие клапаны турбины.  

При работе на скользящем начальном давлении все регулирующие клапаны турбины открыты, а расход пара определяется регулировкой топочного режима.