Перепускные клапана для водоснабжения

Перепускной клапан. Схемы и описания.

Перепускной клапан (переливной клапан) — это устройство, предназначенное для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода.

Другими словами это клапан, который устанавливается на альтернативный контур, который пропускает через себя поток с целью исключить повышение давления на других контурах.

Чем отличается перепускной клапан от предохранительного клапана?

Данный перепускной клапан иногда также обзывают предохранительным клапаном, так как функция его чем-то схожа с предохранительным клапаном. Разница в том, что предохранительный клапан нужен для того, чтобы защитить оборудование или систему от разрушения большим давлением путем вывода жидкости из системы. А перепускной клапан нужен для того, чтобы при определенном перепаде давления в замкнутом пространстве начать перекачивать среду (жидкость или газ) для того чтобы разгрузить перепад давления в контурах. Перепускной клапан поддерживает давление в системе путём непрерывного отвода среды, чтобы стабилизировать перепад давления.

Чем отличается перепускной клапан от редуктора давления?

Перепускной клапан поддерживает постоянное давление на входе в клапан («до себя»), а редукционный клапан (Редуктор давления) поддерживает постоянство давления на выходе («после себя»).

Конструктивно перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга. И поэтому данное устройство маркируется одним техническим знаком. С той лишь разницей, что у предохранительного клапана выходной канал выходит из системы, а у перепускного используются выходной канал с целью перенаправления среды по замкнутому контуру. Также перепускные клапаны имеют точный регулятор перепада давления, что позволяет его настроить на заданную требуемую работу в системе.

Технические знаки предохранительного и перепускного клапана:

На данной схеме установлен перепускной клапан. Здесь перепускной клапан служит для того чтобы во-первых исключить работу насоса в нагрузку при закрытых контурах на коллекторе. А во-вторых, если понадобиться, то можно его настроить на порог стабилизации перепада давления.

Необходимо перепускной клапан настроить на максимально возможный напор, то есть если напор насоса 5 метров, то напор перепускного клапана нужно сделать чуть меньше, например на 4 метра.

Что это дает? Когда контура на коллекторе перекрыты или работает один два контура, то происходит сильный перепад давления и на отдельных контурах. Происходит очень повышенное давление на контурах, что приводит к большему расходу на контурах. Это значит, что перепад давления на манометрах возрастает, и клапан начинает пропускать жидкость, исключая повышение давления на контурах. Тем самым стабилизируя давление на каждом коллекторе. А вообще дело ваше, какое Вы выставите давление перепускного клапана.

Если перепускной клапан настроен на 3 метра, это значит, что перепад на манометрах не превысит 3 метра. И это значит, что не зависимо от количества задействованных контуров, будет поддержание заданного перепада давления на манометрах.

А теперь рассмотрим график зависимостей:

Предел стабилизации начинает возникать тогда, когда расход насоса достигает таких больших величин через клапан, что начинает увеличиваться гидравлическое сопротивление самого клапана, что уменьшает расход через клапана.

Рассмотрим другой график:

По графику видно, чтобы стабилизировать перепад давления контуров, происходит, простое увеличение или уменьшение расхода через клапан.

Случай из практики: Сталкивался с таким явлением, когда жидкость в трубе начинает шуметь. Этот шум вызван большим напором на контурах. Этот напор сильно разгоняет по трубам жидкость, которая начинает издавать шумы. А происходит это из-за того, что вы оставили включенными краны для малого количества контуров. А насос при этом качает много и если расход маленький, то возникает повышенный перепад давления. То есть возникает повышенная скорость течения воды в трубе.

Данный перепускной клапан устраняет данную причину. Его нужно установить, как показано на схеме. И если будет работать только один контур, то перепускной клапан начнет пропускать через себя поток для уменьшения давления создаваемое на контуре.

Вообще не желательно чтобы насос работал для одного контура, так как насос рассчитан на большой расход! И если уменьшать заданный расход насоса, можно получит не желательную нагрузку на насос. Мало того насос будет перегреваться, дык он еще будет потреблять больше энергии.

Такой перепускной клапан подойдет для малых систем отопления, в пределах одного двух коллекторных блоков. Но если Вы желаете стабилизировать перепад давления без затрат на расход через клапан, то существуют автоматические балансировочные клапаны, которые способны использовать расход насоса по максимуму. А перепускной клапан служит для стабилизации давления путем гашение на себе методом расхода. Автоматический балансировочный клапан создает перепад путем перекрывания клапаном прохода по контуру. То есть у него стоит клапан последовательно и этот клапан поджимает проход с целью исключить расход через контур.

Для больших проектов типа теплосетей существуют перепускные клапаны с большим расходом, например:

Что такое перепад давления между двумя точками?

Рассмотрим пример: Допустим, у нас на подающем и обратном трубопроводе стоят манометры, который показывают давление в этих точках. Перепадом будет являться значение, которое равно разнице между двумя манометрами. То есть, если на манометре показывает 1,5 Bar, а на другом 1,6 Bar, то перепад равен 0,1 Bar.

0,1 Bar = 1 метр водного столба.

Если Вы не разбираетесь в перепадах давления, и не понимает, что такое вообще «давление«, то для Вас у меня есть специально разработанный раздел Гидравлики и теплотехники, который дает возможность производить гидравлический и теплотехнический расчет.

Технические характеристики и область применения перепускного клапана

газов, возникают перепады давления. Для постоянного регулирования напора потока и сброса избыточного давления в системе устанавливается перепускной клапан. Он применяется как в централизованных сетях, так и в локальных магистралях частных домов.

Общий вид перепускного клапана

Назначение и области применения

Перепускные клапана устанавливаются в жидкостных и газовых трубопроводах, в которых возможно регулярное повышение давления по разным причинам. Задачей этого устройства является поддержание рабочего давления в системе. При возрастании напора на участке магистрали перед установленным клапаном, он сбрасывает часть рабочей среды в обводной контур, снижая тем самым давление в основной системе.

Эти устройства находят применение в системах:

• холодного и горячего водоснабжения,
• теплоснабжения от любых источников,
• охлаждения,
• кондиционирования.

Отдельная область – автомобилестроение. Они устанавливаются в системах охлаждения и подачи топлива. Перепускными клапанами в автомобильных двигателях с турбонаддувом регулируется нагнетание воздуха турбокомпрессором.

Перепускной клапан турбины автомобильного двигателя

Конструкция и принцип работы любого перепускного клапана

Его корпус изготавливается из стали или латуни. Основным элементом внутреннего механизма является затвор (заслонка), закрывающий пропускное отверстие. Затвор удерживается в закрытом состоянии пружиной. В отдельных моделях его роль выполняют мембрана или диафрагма. Усилие пружины регулируется настроечным рычагом, выведенным на внешнюю поверхность корпуса.

Схема устройства клапана

Гидравлика работы основана на давлении потока рабочей среды в трубопроводе на затвор, находящийся внутри корпуса. Пока усилие меньше установленного регулировками рычага, сливное отверстие остается закрытым. Как только напор становится больше настроечного, давление на пружину приводит к ее сжатию. В результате отверстие для слива оказывается приоткрытым, и часть потока перепускается в обходной контур, уменьшая давление в основной гидросистеме.

Дальше происходит обратный процесс – снижение напора приводит к разжиманию пружины и закрытию затвора, и клапан снова готов к очередному сбросу. Выравнивание давления происходит постоянно, в автоматическом режиме. При работе системы в режиме «закрытой водяной задвижки» перепускной канал остается постоянно открытым, обеспечивая постоянную рециркуляцию потока носителя по обходному контуру.

Разрез перепускного устройства

Отличия от других видов защитных клапанов

Похожим устройством и принципом действия обладают и другие вентили, устанавливаемые для безопасной работы трубопроводов. Но они различаются по назначению и предъявляемым требованиям.

Тип клапана	Механизм действия	Принцип работы
Перепускной	Устанавливается в обходном контуре и перенаправляет в него часть потока	Постоянно работает по мере необходимости
Предохранительный	Снижает давление в системе, выбрасывая часть носителя наружу	При аварийном повышении давления
Редукционный	Изменяя свою пропускную способность, регулирует напор в части основного контура, расположенной после места его установки	Постоянная работа

Перепускной вентиль уменьшает нагрузку на насосы системы без изменения количества носителя в ней.

Технические характеристики

Основные величины, определяющие возможности работы перепускных устройств в системе:

• Диаметр прохода. Внутреннее сечение прохода носителя через вентиль. Может отличаться от диаметра основного контура системы.
• Пропускная способность. Характеризует объем рабочей среды, способных пройти через клапан в единицу времени при номинальном давлении в 1 атм. Измеряется в куб.м/час.
• Предельное давление. Максимальное значение избыточного напора, на которое рассчитана работа устройства. Превышение в системе этого параметра приводит к смещению штока вентиля и началу перепуска носителя. Определяется при температуре носителя в 20 °С.
• Диапазон настройки. Границы возможностей регулировки избыточного давления, при котором начинается открывание клапана. Единица измерения – бар.

Регулировочная шкала с настроечным движком

Разновидности перепускных клапанов

При схожести принципа действия и рабочих характеристик устройства имеют дополнительные различия.

Способ присоединения

На магистралях малого диаметра (до 150 мм) входные и выходные патрубки обычно выполняются под резьбовое соединение. Варианты – внешняя или внутренняя резьба патрубка. На трубопроводах большого сечения используется подключение методом сварки или с применением фланцевых соединений.

Фланцевые клапана большого диаметра

Направление потока

Вентиль, устанавливаемый в основном потоке, обычно имеет угловую форму для подключения отводящего контура. Клапана, включаемые в байпасную магистраль, могут быть и прямоточными.

Перепускной клапан прямого потока

Активный элемент

Обычно перекрытие выходного отверстия осуществляется затвором или заслонкой. Но в некоторых конструкциях запорным элементом является диафрагма, соединенная со штоком. Применение диафрагменных вариантов рекомендуется в магистралях с рабочей средой, содержащей помимо жидкости или газа твердые частицы.

Механизм действия

Различие в способе воздействия на запорный элемент обусловило появление двух типов вентилей.

• Прямого действия. Простое механическое устройство, в котором теплоноситель непосредственно воздействует на активный элемент клапана. Недорогие и сравнительно простые в обслуживании.
• С элементами непрямого воздействия. Фактически состоит из двух вентилей. Клапан малого диаметра работает как датчик давления и при срабатывании управляет штоком главного затвора, который и открывает слив в обводной канал. Характеризуются более точной настройкой порога срабатывания.

Критерии выбора устройства

Перепускные вентили необходимы в следующих типах трубопроводных магистралей:

• Бойлерные накопительные системы. Вода в них находится под давлением, а периодические включения/выключения приводят к резким перепадам объема и напора протекающей жидкости.
• Системы горячего водоснабжения постоянного действия, снабженные терморегулирующими устройствами. При изменении температуры меняется и объем среды в магистрали. Требуется постоянная регулировка и сглаживание перепадов давления.
• Многоконтурные системы отопления. При отключении любого из контуров возрастает давление в остальных частях. Перепускные устройства минимизируют изменение нагрузки на насосы системы.
• Твердотопливные отопительные устройства не способны резко снизить температуру носителя после отключения. Перевод потока в обход магистрали позволяет уменьшить время охлаждения.

При выборе подходящего предохранительного устройства перепускного типа нужно учитывать следующие параметры:

• Диаметр и способ подключения, позволяющие включить его в регулируемую магистраль.
• Пропускная способность должна соответствовать расчетному отводу носителя в случае максимальной нагрузки.
• Рабочая температура устройства и материал его изготовления.
• Необходимость регулировки точки срабатывания клапана. Ее диапазон должен лежать в пределах планируемых изменений давления.

Значение имеет и ориентировка на продукцию известного производителя.

Особенности монтажа

Конкретное место установки перепускного устройства зависит от схемы и типа трубопровода. Клапан может встраиваться в дополнительный отводной контур. Для отопительных систем замкнутого цикла сброс излишнего давления проводится в трубопровод обратного направления. Допускается также его применение в качестве предохранительного вентиля, с настройкой на аварийное давление и со выводом жидкости в канализацию.

В схеме одноконтурной отопительной магистрали перепускной клапан устанавливается в байпасный отвод после нагнетательного насоса.

Перепускной клапан локальной системы отопления. Схема установки.

Для большей сохранности и безопасности всего отопительного контура желательно помимо перепускного устройства установить и дополнительные:

• обратный клапан для предотвращения обратного направления потока,
• воздухоотводной вентиль для стравливания воздушных пробок,
• сливной кран для полного сброса носителя из системы,
• для систем малого диаметра коттеджного типа – сетчатые фильтры.

В многоконтурных системах перепускные клапана устанавливаются в каждом контуре.

Советы по настройке и обслуживанию

Ставить вентиль с регулировкой диапазона избыточного давления стоит тем, кто уже имеет опыт в расчете требуемого значения. Открытие сливного отверстия начинается при давлении, выбранном настройкой. Но полностью оно открывается обычно при давлении, превышающем начальное значение на 20%. Но расчет не может базироваться только на этом показателе, потому что такое понижение рабочего напора в системе носит нелинейный характер. Сброс части носителя уже приводит к уменьшению нагрузки на затвор клапана. Поэтому для точного расчета пропускной способности устройства ориентируются на диаграммы, приводимые в техпаспорте.

Следует учитывать, что погрешность настройки большинства регуляторов составляет 10%. Для первоначальной регулировки и последующего контроля рекомендуется устанавливать манометры до и после точки перепуска.

Сама настройка проводится либо сдвигом бегунка вдоль шкалы, либо вращением регулировочного винта. После установки и проверки требуемого значения, винт закрепляется зажимной гайкой.

Текущий уход за перепускным клапаном заключается в ежемесячном контроле начального давления срабатывания и скорости его открывания. Следить нужно и за состоянием фильтров.

При неправильной работе клапана следует его демонтировать, разобрать и промыть все детали. Возможно, неисправность вызвана простым засорением механизма.