Редукционные клапаны в паровых системах

П. А. Левадний, технический директор компании «Астима»

В системах, где теплоносителем является водяной пар, как правило, предпочитают устанавливать редукционные клапаны с уплотнением седла металл по металлу. Безусловно, данный вариант является наиболее долговечным и безопасным с точки зрения перегрева самого седла. Однако зачастую не удовлетворяет требованиям системы, в которой он установлен. Поэтому при выборе редукционного клапана (регулятора давления после себя) необходимо учитывать особенности системы.

Седловое уплотнение металл по металлу со временем допускает протечки среды при полностью закрытом клапане. Это допустимо на участках, где осуществляется пос тоянный разбо р пара, например в вводных узлах или парораспределительных гребенках. Клапан работает на емкую систему с несколькими протяженными линиями и разбор есть всегда.

В случаях, когда остановлены все потребители, происходит следующее: либо перекрывается запорный вентиль перед регулятором давления, т. е. осуществляется полный останов системы, либо конденсация пара вследствие неизбежных тепловых потерь компенсирует протечки пара в регуляторе. При этом, несмотря на переток среды из зоны высокого давления, существенного повышения давления за клапаном не происходит.

рис. 1

В системе, где редукционный клапан установлен перед одним-двумя потребителями (рис. 1), вероятны эксплуатационные режимы, когда разбор пара прекращен полностью.

При этом регулятор закрывается, но, как говорилось выше, при использовании уплотнения металл по металлу невозможно достичь полной герметичности в затворе.

При установке регулятора давления в непосредственной близости к потребителям давление за клапаном начинает быстро расти и достигает значения давления перед редукционным клапаном. Это может привести к негативным последствиям:

• выходу из строя самого потребителя, если он не рассчитан на повышенное давление,

• протечке среды через запорный или регулирующий клапан перед потребителем, что нарушает технологический процесс,

• накоплению конденсата в трубопроводе между регулятором давления и отсечным клапаном потребителя, который вызывает серьезный гидроудар во время начала разбора пара.

Проблемы, связанные с ростом давления, предотвращаются установкой за регулятором давления предохранительного клапана (рис. 2), который при повышении давления выше заданного стравливает часть рабочей среды в атмосферу.

рис. 2

Характер срабатывания зависит от типа предохранительного клапана, интенсивности протечки, давления настройки и других факторов. Травление предохранительного клапана может быть 

• постоянное и равномерное, когда система «регулятор давления — предохранительный клапан» пришла к равновесному состоянию, 

• периодическое и резкое, когда быстро снижается давление и сбрасывается большой объем теплоносителя.

Тепловые потери в первом случае, безусловно, несравнимо меньше, чем во втором, но, тем не менее, это приводит к неизбежным потерям теплоносителя, и говорить об энергоэффективности данной схемы не приходится.

рис. 3

Устранить вероятность гидроудара при пуске системы позволяет врезка отстойника и узла отвода конденсата на участке между редукционным и отсечным клапанами (рис. 3).

В этом случае образующийся конденсат отводится до открытия отсечного клапана, и проскок конденсатных пробок далее по системе исключен.  

Если технологический процесс предусматривает значительные интервалы без разбора, то частые гидроудары интенсивно изнашивают трубопроводную арматуру и оборудование. В данном случае подобная обвязка обязательна.  

Существует несколько способов решения описанных выше проблем.

• Можно сконструировать систему таким образом, чтобы отсечка осуществлялась до редукционного клапана, что полностью снимает проблему с протечкой по седлу. Однако на деле обвязать систему таким образом не всегда возможно технологически. Зачастую проблема связана с банальным отсутствием места.

• Но лучше использовать редукционный клапан с мягким уплотнением. Применение мягкого седла значительно снижает протечки по седлу, сводя к минимуму связанные с ними проблемы, и значительно расширяет диапазон использования регуляторов давления. При этом конструкция изделия обеспечивает ресурс клапана, равный сроку службы редукционных клапанов металл по металлу. В линейке редукционных клапанов Valsteam ADCA Engineering для данного применения представлены пружинные клапаны PRV25/2SG (корпус из углеродистой стали) и PRV25I (кор-пус из нержавеющей стали), а также клапаны с мембранной конструкцией RP45.

Диапазон редукционных клапанов, изготавливаемых с мягким седлом, представлен в типоразмерах от Ду15 до Ду100. Материалом седла является саженаполненный тефлон, что позволяетэксплуатировать клапаны на системах с температурой пара до 180 °C. Отметим, что температура насыщенного пара 180 °C соответствует давлению 9 бар, что перекрывает большинство применений, т. к. пар более высокого давления значительно реже используется в большинстве технологических процессов предприятий.

Другой важный момент — применение клапанов Valsteam ADCA Engineering с мягким седлом влияет в основном на энергоэффективность и технологичность системы в целом.

рис. 4

Однако их наличие ни в коем случае не отменяет установку предохранительных клапанов, поскольку это уже вопрос безопасности системы, и дренажей, т. к. тепловые потери и конденсацию пара полностью исключить нельзя.

Наиболее полная и корректная схема обвязки редукционного узла изображена на рис. 4.

Редукционные клапаны с мягким седлом можно приобрести в компании «Астима». Специалисты компании «Астима» оказывают компетентную техническую поддержку по применению редукционных клапанов и осуществляют подбор необходимого оборудования со склада в Москве. Данная продукция также может быть приобретена у партнеров, находящихся во многих крупнейших городах России.