DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA

DOBÓR ZAWORU BEZPIECZEŃSTWA
Celem montażu zaworu bezpieczeństwa jest zabezpieczenie urządzeń przed wzrostem
ciśnienia powyżej dopuszczalnego ciśnienia roboczego. Projektant dobiera konstrukcję (typ)
zaworu oraz jego wielkość. Typ zaworu zależy od rodzaju płynu (gaz, ciecz, para wodna,
powietrze itd.), jego parametrów, rodzaju zabezpieczanego urządzenia, a wielkość od
wymaganej przepustowości, t.j. strumienia płynu, jaki musi przepłynąć przez zawór. Zasady
doboru zaworu bezpieczeństwa dla kotłów wodnych określają przepisy Urzędu Dozoru
Technicznego. Zastosowanie mają również przepisy zawarte w normach PN-82/M-74101 i
PN-81/M-35630. Obecna norma nt zabezpieczenia instalacji c.o. systemu zamkniętego (PNB-02414 z 1999r) (nakazuje stosowanie normy PN-81/M-35630. Uwagę należy zwrócić na
niekonsekwencję aktów normalizacyjnych, gdyż norma PN-81/M-35630 dotyczy zaworów
bezpieczeństwa kotłów parowych o nadciśnieniu wyższym od 0,07 MPa oraz kotłów
wodnych o temperaturze obliczeniowej wyższej od 115°C (a nie do 100°C)
Metoda uproszczona (założenie przepływu przez zawór pary wodnej)
1. przepustowość zaworu bezpieczeństwa (wg UDT)
m ≥ 3600 N/r , kg/h
gdzie:
N – maksymalna trwała moc cieplna kotła, kW
r – ciepło parowania wody przy ciśnieniu przed zaworem bezp. , kJ/kg
2. ciśnienie dopływu:
p1 = 1,1· pr
gdzie:
pr – jest ciśnieniem roboczym najsłabszego elementu instalacji
3. przepustowość zaworu bezpieczeństwa wg normy PN-81/M-35630
m = 10 K1 α A (p1+0,1), kg/h
gdzie:
K1 – współczynnik poprawkowy uwzględniający właściwości pary i jej
parametry przed zaworem (odczytywany z wykresu zamieszczonego w
normie dla p1 =0,3-0,6 MPa równy 0,53-0,52)
1
F – pole przepływu, m2
α – dopuszczalny współczynnik wypływu dla par i gazów, α= 0,9αrzecz
αrzecz –wartość współczynnika wypływu zaworu bezpieczeństwa wyznaczona
metodą doświadczalną
A – obliczeniowa powierzchnia kanału dopływowego zaworu, mm2
p1 – maksymalne nadciśnienie przed zaworem, nie większe niż 1,1 ciśnienia
dopuszczalnego zabezpieczanego kotła, MPa
3. przepustowość zaworu bezpieczeństwa dla pary (wg normy, do której odsyłały stare
przepisy, wg PN-82/M-74101)
Q = qm · F · α ,
gdzie:
qm – teoretyczna jednostkowa przepustowość, kg/(m3s)
F – pole przepływu, m2
α – współczynnik wypływu, α= 0,9αrzecz
αrzecz – katalogowa wartość współczynnika wypływu zaworu bezpieczeństwa
(dla danego płynu (para, woda....))
dla p1 ≤ 11 MPa
qm = 1458 p1
(UWAGA: w tym wzorze podstawiać należy
wartość ciśnienia absolutnego dopływu pary)
PRZYKŁAD:
• moc kotła 400 kW,
• ciśnienie robocze: kotła - 0,4MPa, naczynia przeponowego – 0,6 MPa,
instalacji – 0,6 MPa, armatury – 1,0 MPa ,
• ciśnienie robocze pr = 0,4 MPa.
p1 = 1,1 · 0,4 = 0,44 MPa
dla nadciśnienia 0,44 MPa r = 2100 kJ/kg (dokładną wartość odczytywać z tablic parowych )
m ≥ 3600 · 400/2100 = 686 kg/h = 0,19 kg/s
2
A = m/(10 K1 α (p1 + 0,1))
przyjęto zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy sprężynowy z dzwonem wspomagającym,
kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim nr kat Si 6301M
αrzecz = 0,78 (wg karty katalogowej dla p1 ≥ 0,14 MPa)
α= 0,9 · 0,78 = 0,702
A = 686/(10 · 0,52 · 0,702 (0,44+0,1)) = 348 mm2
Średnica gniazda zaworu:
do = √(4A/π) = 21 mm
Przyjęto zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy sprężynowy z dzwonem wspomagającym,
kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim nr kat Si 6301M wielkość
35x50, (do=25mm) ciśnienie pełnego otwarcia 0,44 MPa (nadciśnienie), temperatura
czynnika: woda 100oC, sprężyna o zakresie ciśnień 0,35...0,5 MPa
Dla porównania ten sam przykład wg PN-82/M-74101
p1 = 0,1 + 0,44 = 0,54 MPa (abs)
qm = 1458 · 0,54 = 787 kg/(m3s)
przyjęto zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy sprężynowy z dzwonem wspomagającym,
kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim nr kat Si 6301M
αrzecz = 0,78 (wg karty katalogowej dla p1 ≥ 0,14 MPa)
α= 0,9 · 0,78 = 0,702
wymagana powierzchnia przelotu zaworu bezpieczeństwa:
F = Q /(qm · α) = 0,19 /(787 · 0,702) = 0,000344 m2 (za Q podstawiono wartość m w kg/s)
3
Średnica gniazda zaworu:
do = √(4F/π) = 0,021 m
Przyjęto zawór bezpieczeństwa pełnoskokowy sprężynowy z dzwonem wspomagającym,
kątowy kołnierzowy z membraną i uszczelnieniem miękkim nr kat Si 6301M wielkość
32x50, (do=25mm) ciśnienie pełnego otwarcia 0,44 MPa (nadciśnienie), temperatura
czynnika: woda 100oC, sprężyna o zakresie ciśnień 0,35...0,5 MPa
4