Более 1000 готовых решений
для дозирования жидкости

Обратные клапаны для насосов

 

Обратный клапан ─ один из представителей обратной арматуры, обеспечивающей автоматическое предотвращение обратного потока рабочей среды. В т. ч. через насос, что при определенных обстоятельствах чревато сбоем технологических процессов, поломками оборудования и даже возникновением аварийных ситуаций.

Вместе с «классической» обратной арматурой нормативные документы выделяют виды арматуры, исполняющие ее роль наряду с другими функциями или обладающие определенными особенностями, дающими основание присвоить им собственные наименования. Пример первой ─ комбинированная запорно-обратная арматура. Примеры второй ─ невозвратно-запорная и невозвратно-управляемая арматура, в которых может быть осуществлено принудительное закрытие или ограничение хода запирающего элемента, а в невозвратно-управляемой ─ еще и его открытие. Обратная арматура, устанавливаемая на конце трубопровода перед насосом, имеет свое название ─ приемная арматура. Поэтому приемный клапан, равно как невозвратно-запорный и невозвратно-управляемый клапаны, является разновидностью обратного клапана.

Обратные клапаны используют во многих направлениях технологий. Поэтому об их устройстве и решаемых ими задачах знает не только персонал промышленных предприятий, но и широкие слои населения. Автолюбители ─ о не пускающем топливо обратно в бензобак устройстве, называемом обратный клапан топливного насоса, топливный обратный клапан, обратный клапан топливной системы; владельцам бытовой техники известен обратный клапан для стиральной машины, а жителям домов, оборудованных автономными инженерными системами, ─ обратный клапан для канализации.

 

О насосах и обратных клапанах в нормативных документах

Как и защищающие от чрезмерного давления или температуры предохранительные клапаны, делающие невозможным неправильное направление движения рабочей среды обратные клапаны, в широком понимании можно считать частью защитной арматуры. О необходимости устанавливать обратные клапаны на напорных линиях между насосами и запорной арматурой, говорят многие нормативные документы. В Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» сказано: «на нагнетательном трубопроводе центробежных насосов и компрессоров должна предусматриваться установка обратного клапана или другого устройства для предотвращения перемещения транспортируемых веществ в обратном направлении». И там же ─ «на нагнетательной линии поршневого насоса до запорного устройства должен быть установлен обратный и предохранительный клапаны».

Аналогичные обязательные для выполнения положения применительно к соответствующим областям технологий содержит целый ряд других документов. Среди них ─ «Правила промышленной безопасности в производстве растительных масел методом прессования и экстракции», «Правила безопасности аммиачных холодильных установок», «Правила безопасности химически опасных производственных объектов», «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» и др.

Конкретно о дозировочном оборудовании ─ «на нагнетательных линиях дозирующих и перекачивающих насосов, а при необходимости и на всасывающих линиях (при подключении нескольких насосов к общему всасывающему коллектору) следует предусматривать установку обратных клапанов» ─ сказано, например, в Федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности «Правила безопасности производства хлора и хлорсодержащих сред».

 

Обратный клапан дозирующего насоса

может быть как встроенным, так и устанавливаться отдельно; отгружаться в составе насосных дозировочных установок (входить в комплект поставки насосов-дозаторов) или в виде самостоятельных изделий.

Приемный клапан, необходимый для забора дозируемой жидкости из емкости, как правило, представляет собой устройство, включающее обратный клапан, фильтр с сеткой, предохраняющей от попадания «неформатных» твердых частиц, патрубок или штуцер.

На нагнетающей линии инжекционный (инжекторный) клапан в сборе с обратным клапаном, соединением для трубы или шланга и инжекторной трубкой обеспечивает впрыск и смешивание перекачиваемой дозируемой среды в технологической трубопровод.

Установка обратного клапана необходима, если емкость с дозируемой жидкостью находится выше насоса. С одной стороны такое расположение удобно тем, что исключает проблемы, связанные с заполнением насоса при запуске, особенно актуальные при его невысокой производительности и при дозировании реагентов, склонных к образованию газов. Например, гипохлорита натрия NaClO, используемого для обеззараживания питьевой воды. В то же время в этом случае возможно попадание дозируемой жидкости в гидравлическую систему даже при неработающем насосе-дозаторе вследствие сифонного эффекта, вызывающего ее дополнительное засасывание. Чтобы этого не происходило, необходима безукоризненная работа установленного на линии нагнетания ниппеля впрыска. Но вследствие износа или неполадок в его работе возможны сбои. Расположенный между ним и насосом обратный клапан сведет на нет опасность возникающих из-за этого проблем.

Если насос-дозатор подает жидкость, хранящуюся в емкости (резервуаре), расположенной ниже насоса (а это удобно тем, облегчается замена резервуара), чтобы исключить проблемы с запуском насоса, необходимо предупредить происходящий под действием силы тяжести слив рабочей среды из линии всасывания. С этим помогает справиться обратный клапан, установленный в конце находящегося внутри емкости всасывающего трубопровода, обязательно на несколько сантиметров выше ее дна, чтобы не попадать в пространство, где происходит осаждение твердых частиц.

Установка обратного клапана способствует правильной работе запорной арматуры. И, разумеется, она необходима, если дозирование осуществляется в систему, находящуюся под давлением. Обратный клапан дозировочного насоса позволяет повысить точность дозирования при низком противодавлении.

Обратный клапан на напорном трубопроводе сразу за насосом, не только исключает движение рабочей среды в «неправильном» направлении, но и защищает насос-дозатор от гидравлического удара, а значит, повышает безопасность дозирования. Гидравлический удар ─ явление, возникающее при резком изменении скорости текущей жидкости. При ее уменьшении, например, вследствие внезапной остановки насоса, наблюдается рост давления в системе. Возможно и его резкое падение. И то, и другое нарушает нормальную работу трубопровода и технологического оборудования, вплоть до возникновения аварийных ситуаций.

Установка до и после насоса обратных клапанов и блокирующей доступ рабочей среды запорной арматуры облегчает проведение ремонтных работ и сервисного обслуживания, а при необходимости его демонтаж.

 

Типы обратных клапанов

То, каким образом обратный клапан сопротивляется потоку рабочей среды, определяется его конструкцией. Существуют различные типы обратных клапанов. В качестве запирающего элемента затвора может использоваться золотник, который в зависимости от формы бывает поршневым в виде цилиндра (поршневой обратный клапан), тарельчатым (тарельчатый обратный клапан), игольчатым, сферическим (шаровой обратный клапан).

Широкое распространение получил клапан обратный пружинный, в котором действующая на золотник пружина обеспечивает возвращение клапана в закрытое положение после снятия давления. Это особенно актуально, например, при дозировании вязких и особо вязких жидкостей, представляющих для многих конструкций обратных клапанов определенные трудности. К таковым относится часть смазочных материалов, герметиков, клеевых составов, гелеобразные флюсы и т. д.

Обратные клапаны чаще изготавливаются проходными (при этом патрубки могут находиться на одной оси или быть смещенными относительно друг друга) и реже угловыми.

Различают несколько типов присоединения обратных клапанов к трубопроводу: клапан обратный фланцевый (клапан обратный межфланцевый), а также клапан обратный муфтовый, цапковый, штуцерно-торцовый, под приварку. Последний вариант с использованием обратных клапанов со штампованным или штампосварным корпусом ─ наилучшее решение для токсичных и взрывопожароопасных рабочих сред.

Обратные клапаны КО ведущего отечественного производителя насосного оборудования «Завод дозировочной техники «Ареопаг» («ЗДТ Ареопаг») имеют несколько типов присоединения к трубопроводу ─ под приварку, фланцевое, резьбовое (например, используемый для воды, и неагрессивных жидкостей муфтовый обратный клапан, цена которого при стабильно высоком качестве ниже, чем у зарубежных аналогов). Возможны и другие варианты монтажа согласно требованиям заказчика.

По типу уплотнения подвижных соединений относительно внешней среды различают обратные клапаны с жидкометаллическим уплотнением, резиновыми кольцами, сильфоном, сальниковой набивкой. А по материалам уплотнения в затворе ─ эластичное уплотнение и «металл по металлу».

Для изготовления корпусов обратных клапанов используют разные материалы ─ клапан обратный латунный, клапан обратный чугунный, клапан обратный стальной.

Область применения обратных клапанов для насосов, а насосов-дозаторов особенно, в первую очередь определяется стойкостью материалов проточной части к перекачиваемой среде. Стремясь максимально расширить сферу применения своих изделий в «ЗДТ Ареопаг» используют несколько видов стали ─ хромистую марки 20Х13, хромоникелемолибденовые 10Х17Н13М2Т и 06ХН28МДТ, хромоникелевую 12Х18Н9Т, низколегированную 09Г2С, а также титановый сплав ВТ1-0.

Благодаря материалам, конструкции и параметрам (номинальный диаметр ─ 5, 10, 15, 25, 32 мм, номинальное давление ─ 40, 160, 250, 400, 550 кгс/см) обратные клапаны типа КО насосов-дозаторов «ЗДТ «Ареопаг» можно применять для широкого круга производств.

В т. ч. эксплуатировать в контакте с вредными веществами 2-го (высокоопасные), 3-го (умеренно опасные) и 4-го (малоопасные) классов опасности, а также с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями. Использовать во всех предусмотренных пунктами 7.4.3-7.4.6 Правил устройства электроустановок (ПУЭ) (Шестое издание) и Статьи 18. Классификация пожароопасных зон Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» пожароопасных зонах ─ П-I, П-II, П-IIa, П-III. И во взрывоопасных зонах помещений и наружных установках класса 1, 2, 21 и 22 по классификации 123-ФЗ. Т. е. за исключением только зон 1-го класса.

Обратные клапаны от «ЗДТ Ареопаг» применяют для рабочих сред со следующими параметрами:

  • температура ─ от 243 до 473 К (или от минус 30 до плюс 200 OC);
  • водородный показатель, РН ─ от 0 до 14;
  • плотность ─ до 2000 кг/м3;
  • кинематическая вязкость ─ от 3,5х10-7 до 8х10-4 м2/с (от 0,0035 до 8 Ст);
  • концентрация твердой неабразивной фазы ─ не более 10 %;
  • плотность твердой неабразивной фазы, не более ─ 2300 кг/м3;
  • величина зерна твердой неабразивной фазы ─ 1 % от диаметра условного прохода обратного клапана.

 

Главное требование ─ надежность

Неисправности обратного клапана могут служить причиной сбоев в работе дозировочного оборудования в целом. Так, при некорректно работающем обратном клапане (заклинило из-за грязи, неправильно настроен) может происходить засасывание дозируемой жидкости в линию и как следствие этого нерегулярная или избыточная дозация. Если заклинит обратный клапан на линии всасывания, уровень подачи окажется ниже расчетного.

Для всех кому необходимо обратный клапан купить, большое значение имеет его надежность. В т. ч. по причине того, что работа обратных клапанов во многом определяет безопасность эксплуатации установок, осуществляющих дозирование агрессивных жидкостей, суспензий и эмульсий, а также служит гарантией непопадания вредных веществ в окружающую среду.

Одним из путей повышения надежности оборудования для дозирования является последовательное расположение на линии нагнетания нескольких обратных клапанов. Если у одного произойдет отказ, то сработает другой. Но такое решение делает конструкцию дороже, а обслуживание сложнее.

В номенклатуру показателей надежности входят показатели долговечности. Основные ─ полный срок службы (в годах) и полный ресурс (в циклах и/или часах). И дополнительные ─ срок службы до капитального (среднего и т.п.) ремонта (в годах) и ресурс до капитального (среднего и т.п.) ремонта (в циклах и/или часах). Заказчиков также интересуют показатели безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.

 

Обратные клапаны «ЗДТ «Ареопаг», как и вся входящая в ассортимент продукция, полностью отвечают требованиям надежности, а вместе с этим производительности, безопасности и экономической эффективности. Поэтому все большое число не только отечественных, но и зарубежных предприятий, эксплуатирующих дозировочную технику, останавливают свой выбор на этой российской компании.