Технология и оборудование для сборки и настройки предохранительных клапанов

К сборке и настройке приступают после восстановления и замены всех деталей, проведения проверки соответствия их требованиям ремонтных чертежей и заполнения сводной ведомости. Предохранительные клапаны относятся к числу изделий, которые чувствительны к пыли, грязи, поэтому рабочее место должно быть таким, чтобы исключить порчу изделия из-за его засорения. Оно должно быть оснащено инструментом, в том числе мерными ключами, приспособлениями, позволяющими сборщикам затрачивать меньше физических усилий и времени. Детали на участок должны поступать тщательно промытыми, очищенными, окрашенными.
 
Сборка предохранительного клапана (рис. 1)​.

Рис. 1. Типовая конструкция клапана СППК4Р:
1 - корпус; 2 - седло; 3, 4 - нижнее и верхнее регулировочные кольца; 5 - стопорные болты; 6 - золотник; 7 - направляющая гильза; 8 - промежуточный диск; 9, 10 - нижняя и верхняя опоры; 11 - регулировочный винт; 12 - крышка; 13 - кривошип; 14 - сальниковая гайка; 15 - рычаг; 16 - валик; 17 - пружина; 18 - шток; 19 - стакан; 20 - опора
 
1. Ввернуть седло 2 в корпус 1.
2. Проверить герметичность соединения корпус - седло.
З. Навинтить на резьбовую часть седла до упора нижнее регулировочное кольцо.
4. Установить в горловину корпуса направляющую гильзу 7 с навинченным на нее верхним регулировочным кольцом 4. Отверстия на боковой поверхности гильзы должны быть обращены в сторону выходного патрубка клапана. При установке гильзы нельзя допускать ее перекоса. С тем чтобы проверить отсутствие перекосов, способных нарушить работу клапана, дальнейшая контрольная сборка ведется без опор 9 и 10 и пружины 17.
5. На торец гильзы установить прокладку, затем промежуточный диск и вторую прокладку.
6. На шпильки корпуса надеть фланец защитного цилиндра, и четыре гайки равномерно затянуть.
7. В защитный цилиндр ввинтить регулировочный винт (на выход) и проверить свободу перемещения штока 18, который не должен прижиматься к регулировочному винту при любом его положении. Подтягивая гайки крепления фланца защитного цилиндра, добиваются такого его положения, при котором шток перемещается под действием собственного веса.
8. Гайку маркировать совместно со шпилькой и отметить ее положение относительно фланца.
9. Цилиндр снять, регулировочный винт из него вывинтить, на шток надеть нижнюю опору 9, пружину 17, верхнюю опору 10.
10. Установить защитный цилиндр, который крепится теми же гайками, каждая из которых навинчивается на свою шпильку и равномерно затягивается до того положения, которое они занимали во время предыдущей контрольной сборки. После установки защитного цилиндра в него ввинчивают регулировочный винт, установке которого шток препятствовать не должен. При вращении винта, до того как он начнет сжимать пружину, шток вращаться вместе с ним не должен. Колпак 12 на клапане монтируют после его настройки на стенде.
11. Нижнее регулировочное кольцо 3 установить так, чтобы зазор между его торцом и торцом золотника 6 находился в пределах 0,2...0,3 мм. Выполняется это следующим образом. Пружина клапана должна быть произвольно поджата. Регулировочное кольцо доводится до упора в золотник, после чего поворачивается в обратную сторону на заданное число зубцов, имеющихся на его поверхности для того чтобы гайка отошла от седла на нужное расстояние. Перемещение кольца при его повороте на один зубец обычно дается в паспорте изделия.
12. Установить верхнее регулировочное кольцо 4 на втулке на одном уровне с торцом золотника, При работе клапанов на жидкости нижнее регулировочное кольцо устанавливают в нижнем положении, и в дальнейшем его расположение не меняют. Для фиксации колец в указанном положении на свое место устанавливают стопорные болты, при этом следует проследить, чтобы они попадали в паз на наружной поверхности колец 3 и 4, а не на выступ. Попадание стопорных болтов на выступ поведет к порче изделия. Под головки болтов должны быть установлены прокладки.
 
Настройка предохранительных клапанов. Настройка клапанов, предназначенных для работы на газообразных средах, может проводиться на воздушных стендах или на стендах с использованием азота. Клапаны, работающие на паре, должны настраиваться на паровых стендах, работающие на жидкостях — на водяных. Схема парового стенда показана на рис. 2 (стенд со сбросом пара в атмосферу или в конденсатор, в котором давление равно атмосферному).
 
Рис. 2. Схема парового стенда со сбросом пара в атмосферу для настройки предохранительных клапанов:
1 - угольник; 2, 11 - трубопроводы; 3 - расходомерная шайба; 4 - манометры; 5 - термометры; 7 - калориметр; 8 - индикатор; 9 - испытуемый клапан; 10, 13 - емкости; 12 - конденсатор; 14 - весы; 15 - дренажные клапаны; 16 — регулирующий клапан; 17 — трубопровод для пара
 
Клапан устанавливают на стенд со снятой крышкой 12 (рис. 1) для возможности регулирования натяга пружины регулировочным винтом 11.
 
По трубопроводу 17 (рис. 2) пар (от парогенератора) поступает к регулирующему клапану 16, от которого отходит дренажная линия для удаления конденсата (который накапливается в нем после закрывания клапана). При открывании клапана 16 пар поступает в трубопровод 2, а затем в емкость 10. Давление перед испытуемым клапаном 9 поднимают, он срабатывает, и пар сбрасывается либо прямо в атмосферу по трубопроводу 11 (при настройке клапана), либо в конденсатор 12 (при определении пропускной способности), откуда конденсат поступает в мерную емкость 13, установленную на весах 14. При настройке клапана на него может не устанавливаться индикатор 8 для измерения хода золотника, но при определении его пропускной способности установка индикатора необходима даже в случае клапана закрытого типа, работающего при наличии противодавления за ним. В последнем случае в качестве индикатора может быть использован любой датчик положения.
 
Для снижения потерь пара все линии стенда и емкость теплоизолированы.
 
Поскольку в испытуемом клапане при ремонте могут быть подрезаны золотник и седло, ход золотника увеличивается. Поэтому проверяют, нет ли контакта нижней опоры 9 (рис. 1) с промежуточным диском 8. Также проверяют, нормально ли функционирует рычаг продувки. Если зазор между нижней опорой и промежуточным диском отсутствует, то золотник клапана при поджатой пружине будет иметь люфт. Его можно обнаружить через входной патрубок. Этот дефект устраняют подрезкой торца промежуточного диска. Если при проверке установлено, что рычаг продувки занимает неверное положение, следует изменить месторасположение упора кривошипа, переместив его по штоку, и заштифтовать на новом месте.
 
После указанной проверки клапан устанавливают на стенд и начинают его настройку. 
 
Нижнее регулировочное кольцо определяет площадь золотника, на которую будет действовать статическое давление рабочей среды, а его удаление от седла определяет ход золотника в зоне пропорциональности, лишь по достижении которого давление рабочей среды будет действовать на увеличенную площадь, после чего клапан открывается рывком. 
 
Верхнее регулировочное кольцо в рассматриваемой конструкции клапана меняет направление движения потока рабочей среды относительно золотника, в результате чего возникает реактивная сила, способствующая подъему последнего от седла. По мере подъема золотника от седла влияние нижнего кольца на скорость его подъема уменьшается.
 
При определении оптимального положения нижнего кольца следует учитывать следующее:
- от размера условного прохода клапана необходимое положение кольца не зависит;
- с увеличением давления газообразных сред следует увеличивать расстояние кольца от золотника;
- у клапанов, работающих на насыщенном паре при тех же давлениях, как и у работающих на газообразных средах, кольцо должно отстоять от золотника закрытого клапана на 20...30 % дальше.
 
Для верхнего регулировочного кольца существует такое его положение, опускание ниже которого неэффективно. Подъем кольца от седла в основном существенного влияния на работу клапана не оказывает. Однако если его нижний торец поднят выше направляющей гильзы, то перемещение золотника клапана при открывании может уменьшиться.
 
Настройку клапанов серийного производства ведут без измерения хода их золотника, так как они были выполнены на опытном образце при отработке конструкции, Серийные же изделия имеют те же номинальные размеры деталей. У клапанов, прошедших ремонт, размеры даже таких деталей, как седло, золотник, могут быть различными. Поэтому, чтобы исключить сомнения в сохранении клапаном после ремонта паспортной пропускной способности, использование индикатора для измерения хода золотника клапана при его настройке весьма желательно. Если же обходиться без него, то необходимо измерять пропускную способность клапана, что возможно на стенде, обеспечивающем подачу рабочей среды в требуемом количестве.
 
Настройка клапана проводится следующим образом. Меняя натяг пружины регулировочным винтом 11 (рис. 1), добиваются, чтобы клапан, при давлении пара в емкости равном рн.о, начал открываться. Под началом открытия следует понимать начало интенсивного травления пара через клапан, о чем можно судить, например, по звуку (свисту, создаваемому вырывающимся паром). Если на клапане установлен индикатор, то под началом открывания следует понимать момент, когда отклонение по индикатору составит 0,1 мм. Если клапан с началом травления пара сразу же открывается на полный ход, то нижнее регулировочное кольцо должно быть отодвинуто от золотника его поворотом по часовой стрелке на 1...2 зуба (эту операцию можно проводить только после снижения давления в емкости до клапана на 20...25 %). Попытки определить давление рт повторяются до тех пор, пока это не удастся сделать. Когда рн.о установлено, давление емкости повышают до момента полного открытия клапана рп.о.
 
Факт полного открытия клапана может быть удостоверен либо измерением хода золотника индикатором или измерением расхода пара. Для последней цели стенд снабжен манометрами, измерителями температуры пара, его теплоемкости (калориметром), мерной шайбой, а также конденсатором, сборником конденсата и весами для определения массы конденсата. При достижении давления рп.о, клапан может открываться не полностью или, наоборот, открываться на полный ход еще до того как давление в емкости достигнет значения рп.о. Причинами первого может быть трение подвижных деталей о неподвижные, чрезмерное удаление нижнего регулировочного кольца от золотника (в клапанах с двумя регулировочными кольцами) или излишний подъем верхнего регулировочного кольца. Если опусканием верхнего кольца и подъемом нижнего невозможно добиться полного открытия клапана при давлении рп.о, то клапан следует направить на переборку для ликвидации перекосов.
 
Открывание клапана раньше достижения давления рп.о не является положительным явлением, ибо означает, что закрытие клапана будет происходить при более низком давлении, чем допускается. Поэтому, опуская нижнее регулировочное кольцо и поднимая верхнее, следует добиться, чтобы разность между рн.о и рп.о находилась в пределах 2...3 % рн.о.
 
После настройки кольца фиксируются на своих местах стопорными болтами.
 
Затем проверяют давление, при котором клапан закрывается. При этом под давлением закрытия рз понимается давление, при котором золотник клапана вступает в контакт с седлом, но клапан еще не герметичен. Следовательно, разность (рн.о - рз) практически определяет зону нечувствительности клапана, т.е. характеристику, связанную с трением подвижных деталей изделия и гистерезисом пружины. Для определения момента посадки золотника на седло давление в емкости 10 (рис. 2) снижают.
 
В правильно настроенных клапанах золотник должен своевременно сесть на седло при снижении давления в емкости не менее чем на 2,5 % рн.о и не более чем на 7 % рн.о. 
 
Установить момент посадки золотника на седло не просто, так как клапан еще не герметичен и утечка пара остается заметной. При отсутствии индикатора, определяющего положение золотника, это делают на слух или визуально. Момент прекращения шума или свиста от прохождения пара считается моментом посадки золотника на седла.
 
Если можно следить за сбрасываемым через клапан паром, то закрытию клапана соответствует прекращение его сброса. Если клапан при снижении давления до него на 7 % от рн.о не закрылся, то давление следует снижать далее. Если закрытие произошло при снижении давления более чем на 15...20 % от рн.о‚ то клапан должен быть направлен на переборку для ликвидации перекосов и трения его подвижных деталей. Если же он закрылся ранее снижения давления на 15 % от рн.о, следует попытаться его подрегулировать.
 
Если результат проверки рз положителен, то далее давление в емкости стенда снижается до рабочего и измеряется герметичность клапана (по конденсату). Если же утечка превышает допустимую, клапан возвращается в ремонт.
 
При завершении настройки клапана составляют акт испытания и настройки с продлением ресурса работы предохранительного клапана.
 
Для настройки (тарирования) предохранительных клапанов, работающих на жидкостях, и испытания герметичности их затвора специалистами НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС» разработаны стенды: