ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамическая устойчивость работы предохранительного клапана из "Предохранительные клапаны Издание 2" Предохранительный клапан как автоматическое устройство работает в соответствии с теорией автоматического регулирования. Структурная схема работы клапана показана на схеме. [c.105] На схеме объект регулирования — давление в защищаемой системе чувствительный элемент — золотник, нагруженный силой сжатой пружины регулирующий орган — затвор клапана настройка — предварительный натяг пружины. При повышении давления в защищаемой системе возникает усилие, действующее на чувствительный элемент, который перемещается и открывает щель в клапане, через которую сбрасывается излишек среды. [c.105] Пропускная способность клапана и срок службы его деталей зависят от динамической устойчивости работы клапана. Вибрация золотника уменьшает площадь проходного сечения и пропускную способность клапана, а удары золотника по седлу и ограничителю разбивают уплотняющие кромки и другие детали клапана. Вибрации золотника подвержены главным образом полноподъемные клапаны двухпозиционного действия. [c.105] Динамическую неустойчивость в работе клапана могут вызывать следующие основные причины превышение пропускной способности клапана над количеством поступающей в клапан среды излишняя жесткость пружины появление большого противодавления в надзолотниковой зоне при открытом клапане и внешние динамические возмущения. [c.106] Превышение пропускной способности клапана над количеством поступающей в клапан среды может иметь место при проходном сечении выбранного предохранительного клапана, превышающем требуемое расчетное при установке клапана в системе с переменным аварийным расходом, если сечение клапана выбрано по максимальному расходу при недостаточном сечении подводящего трубопровода. [c.106] Предохранительный клапан на основании расчета, как правило, выбирается из нормализованных и, выпускаемых промышленностью. При этом диаметр проходного сечения выбранного клапана, как правило, больше расчетного, а иногда и значительно больше. [c.106] Зависимость частоты срабатывания клапана от меняющегося аварийного расхода при постоянстве прочих факторов представлена на рис. 52, где = 0,5 (Q ,ax + Qmm) — средняя пропускная способность клапана между давлениями ртах, и р . Из рисунка можно сделать вывод о целесообразности установки в системе с переменным аварийным расходом вместо одного клапана, рассчитанного на максимальный аварийный расход (кривая /), двух клапанов с пропускной способностью, в два раза меньшей (кривые 2 и 5). В этом случае клапаны настраиваются на различные давления открытия. При аварийном расходе, меняющемся от О до QJ2, вибрировать будет один клапан, второй клапан при этом закрыт. При аварийном расходе от QJ2 до Q вибрировать будет второй клапан, первый клапан при этом будет устойчиво открыт. [c.107] Оба клапана будут медленнее выходить из строя, так как частота срабатывания у каждого из них только на своем переменном режиме уменьшается почти вдвое. Кроме того, каждый из клапанов имеет длительные периоды работы, когда он при аварийной ситуации не открывается или открывается полностью без вибрации. [c.107] В системах, где максимальный аварийный расход намного выше постоянного или переменного аварийного расхода и где он возможен лишь в очень редких случаях (пожар, замерзание труб и т. п.), целесообразно устанавливать предохранительный клапан с пропускной способностью, соответствующей часто возникающему аварийному расходу, и параллельно с клапаном устанавливать разрывную мембрану на случай максимального аварийного расхода. [c.107] В случае недостаточной площади сечения подводящего трубопровода он не в состоянии пропустить все количество среды, которое способен сбросить предохранительный клапан. Поэтому клапан открывается, сбрасывает давление и снова закрывается. Так наступает вибрация золотника. Для предотвращения этого явления подводящий трубопровод должен проверяться расчетом, как указано в п. 11. При этом скорость среды в клапане должна быть менее критической, а гидравлическое сопротивление Артр, не должно превышать 3% от рабочего давления. [c.107] Нарушение динамической устойчивости клапана может быть вызвано внешним возмущающим воздействием, среди которых наиболее существенными являются вибрации выпускного трубопровода и пульсации давления в подводящем и выпускном трубопроводах. Наибольшую опасность представляют вибрационные нагрузки, частота которых близка к частоте свободных колебаний подвижных частей клапана. Для устранения влияния вибраций выпускного трубопровода, его следует выполнять по возможности прямым, без поворотов, и основательно закреплять. Для исключения пульсаций давления, возникающих при работе поршневых машин, обратных клапанов и т. п., нужно стремиться устанавливать предохранительные клапаны непосредственно на емкостях и избегать применения длинных трубопроводов. [c.108] Для количественной оценки условий возникновения динамической неустойчивости работы клапана и получения условий отстройки от них, необходима теоретическая разработка этого вопроса с решением системы уравнений, описывающих динамические и газодинамические процессы, происходящие во всех звеньях системы объекте регулирования, чувствительном элементе и регулирующем органе. [c.108] В случае сжимаемой среды добавляется уравнение состояния газа. [c.109] Оценка динамической устойчивости стационарного режима системы при отклонении величины расхода может производиться путем исследования системы уравнений с помощью тех или иных критериев устойчивости, используемых в системах автоматического регулирования, например с помощью критерия Гурвица. Причем, обязательным условием устойчивости во всех случаях является положительность всех коэффициентов уравнения. Для выполнения такого анализа необходимо упрощать полученные зависимости, учитывая параметры, оказывающие наиболее сильное влияние на устойчивость системы. В случае невозможности такого упрощения без ущерба для правильности получаемых выводов решение системы уравнений следует выполнять с помощью ЭВМ. На основании результатов расчета строится зависимость h — f (t), на основании которой можно судить об устойчивости работы клапана. [c.110] При конструировании предохранительных клапанов следует учитывать, что динамическая устойчивость клапана повышается при снижении массы подвижных частей клапана, увеличении объема полости клапана за затвором, при установке клапана непосредственно на большой емкости или сокращений длины подключающих клапан трубопроводов, приведении в соответствие пропускной способности клапана аварийному расходу, при правильном расчете пружины, а также при уменьшении площади диска золотника, что приводит, однако, к его работе как клапана пропорционального действия. [c.111] Вернуться к основной статье