Клапан БКС

Для обеспечения нормальной работы оборудования тепловых сетей на источниках- электростанциях, котельных и насосных подстанциях- необходимо предусматривать автоматическую защиту от повышенного давления в обратной магистрали, т.к. давление в обратной магистрали определяет оптимальное давление в системах при их непосредственном присоединении к тепловой сети.
Гидравлическим ударом называется резкое повышение или понижение давления в напорном трубопроводе в результате изменения скорости движения жидкости в нем.
Гидравлический удар сопровождается волновым процессом в трубопроводе с наложением ударных волн, при котором колебания (пульсации) давления повторяются до тех пор, пока начальная кинетическая энергия не будет поглощена трением (преобразована в теплоту).
Повышение давления в трубопроводах вызывает положительный гидравлический удар, понижение давления в трубопроводах- отрицательный.
Как положительный, так и отрицательный гидравлические удары могут вызвать значительные аварии оборудования и трубопроводов, так как давление резко повышается и становится в несколько десятков раз больше рабочего. Особенно опасен гидравлический удар в длинных трубопроводах.
Основной причиной резких и значительных по величине повышений давления воды на обратных трубопроводах электростанций, котельных и насосных подстанциях обычно является остановка насосов на подстанциях или остановка сетевых насосов.
Опыт эксплуатации и анализ технических материалов по обследованию систем теплоснабжения показывает, что в зависимости от причин возникновения аварийной ситуации, связанной с распространением волн повышенного давления, могут быть отнесены к следующим основным видам:
1.1 Аварийные ситуации, связанные с незапланированным остановом сетевых насосов электростанций, котельных и насосных подстанций.
1.2 Аварийные ситуации, вызванные несанкционированным закрытием (открытием) запорной и регулирующей арматуры, с относительно высокими скоростями движения их запорных (регулирующих) органов.
1.3 Аварийные ситуации, вызванные вскипанием теплоносителя при нерасчетных режимах.
Опыт эксплуатации тепловых сетей, а также результаты проведенных ВТИ специальных исследований приводят к выводу о целесообразности использования в качестве одного из эффективных защитных мероприятий от недопустимого повышения давления в сети кратковременного слива сетевой воды из обратной магистрали в самый начальный момент развития аварийной ситуации.
В настоящее время различными организациями разработан ряд устройств и способов защиты оборудования систем теплоснабжения от недопустимого повышения давления. Наибольшее применение нашли устройства дренажного типа, принцип действия которых основан на сбросе некоторого объёма теплоносителя в момент прохождения ударной волны. В результате этого создаётся волна обратного знака, которая интерферируя с ударной волной, позволяет снижать (предотвращать) её разрушительное действие.
Учитывая значительные различия в характеристиках тепловых сетей, а также известные недостатки применявшихся для защиты тепловых сетей автоматических сбросных устройств, можно определить ряд технических требований, которым должны удовлетворять наиболее рациональные конструкции защитных сбросных устройств:

• защитное устройство должно быть основано на релейном способе действия;
• защитное устройство должно быть универсальным с точки зрения применимости для сетей различной протяженности и емкости, а также должно предусматривать простую перенастройку при изменении режима теплосети по давлению в прямой и обратной магистрали (переход с зимнего на летний режим и наоборот);
• устройство должно обеспечивать наиболее эффективный слив в требуемый момент, т.е. чтобы он происходил при максимальном полном перепаде давлений на сбросном трубопроводе;
• устройство не должно нарушать гидравлическую и воздушную плотность системы в процессе эксплуатации в течение длительного срока работы независимо от числа его срабатываний;
• привод сбросного клапана должен обладать достаточно большим перестановочным усилием для обеспечения надежности действия устройства;
• рабочим телом или источником энергии, обеспечивающим работоспособность защитного устройства, должна быть сетевая вода, отбираемая из обратной магистрали. С повышением давления воды в момент аварийной ситуации перестановочные усилия на приводе сбросного клапана будут соответственно возрастать;
• конструкция датчика защитного устройства не должна допускать возможности засорений его рабочих элементов;
• время срабатывания сбросного клапана при открытии должно быть возможно меньше (в пределах нескольких десятых долей секунды), при закрытии- больше (до нескольких десятков секунд ). Должен быть предусмотрен в устройстве элемент настройки, позволяющий изменять это время;
• схема и конструкция элементов защитного устройства должны быть по возможности простыми. Устройство должно иметь простые и удобные элементы настройки по давлению, а также орган ручного управления, позволяющий опробовать действие устройства (без нарушения его настройки) в любой момент эксплуатации.

Всем этим условиям полностью отвечает быстродействующий клапан сливной (БКС) с гидрореле и вспомогательным гидроприводом (или соленоидным вентилем и электроконтактным манометром).

Схема защиты состоит из быстродействующего клапана сливного, гидрореле, вспомогательного гидропривода БКС (или электромагнитного вентиля (соленоида) с промежуточным реле и с двумя электромагнитными вентилями).

Управление быстродействующим клапаном сливным сводится к подаче или сбросу давления на вспомогательный гидропривод БКС.

На гидропривод БКС подается рабочая вода нерегулируемого давления с тепломагистрали. При наличии давления на гидроприводах быстродействующий сливной клапан находится в закрытом положении.

При сбросе давления во вспомогательном гидроприводе БКС последний открывается давлением снизу на золотник, осуществляя тем самым сброс давления с гидропривода БКС и его открытие давлением со стороны тепломагистрали.

В зависимости от выбора схемы защиты управляющим элементом для БКС могут служить как гидравлические, так и электрические средства управления.

Гидравлический принцип управления БКС основывается на применении гидрореле.

Порядок работы сливного устройства с гидрореле следующий:

При возникновении волны повышенного давления в сети нарушается равновесие сил на измерительно-задающем элементе гидрореле. Золотник, жёстко связанный с измерительной мембраной, перемещаясь вниз, перекрывает рабочую воду на седле, открывая одновременно свободный слив через седло с гидропривода вспомогательного клапана, что ведет к сбросу через него давления с гидропривода основного клапана и открытию последнего. При понижении давления в сети до рабочей величины золотник гидрореле под воздействием задающей пружины перекрывает слив через седло и открывает через седло доступ рабочей воды на гидропривод вспомогательного клапана, который закрываясь, обеспечивает закрытие основного клапана.

Диапазон настройки гидрореле от 0 до 1,6 МПа.

Электрическая схема управления БКС достаточно проста в эксплуатации, но она применяется лишь при гарантированном обеспечении схемы резервным электропитанием.

Техническое обслуживание является одним из основных мер по поддержанию работоспособности клапана, предупреждению поломок и неисправностей, а также по увеличению срока эксплуатации и повышению надежности его работы. 

БКС должен обслуживаться специально обученным персоналом, изучившим конструкцию клапана и инструкцию по его эксплуатации. 

В процессе эксплуатации клапана необходимо проводить следующие виды технического обслуживания:

• ежедневный технический осмотр при сдаче смены проводится путем внешнего осмотра. Проверяется наличие давления воды перед клапаном (по манометрам) и плотность закрытия клапана (по наличию воды в выходном трубопроводе);
• ежеквартальный профилактический осмотр проводится один раз в квартал путем осмотра и устранения замеченных недостатков. Проверяется надежность крепления клапана, а также состояние уплотнений;
• ежегодное техническое обслуживание (ТО-1) проводится 1 раз в год в период останова тепловой сети. При этом необходимо сбросить давление воды перед клапаном, отсоединить клапан из системы защиты, произвести разборку клапана, осмотр, чистку и смазку подвижных деталей и узлов клапана, проверить все прокладки и мембрану, и, при необходимости, заменить их. Произвести сборку и испытание клапана, подсоединить его к системе защиты.