Komplexná analýza aplikácie, výberu a výkonu závitových bezpečnostných ventilov z celého mosadzu vo chladiarstve

Komplexná analýza aplikácie, výberu a výkonu závitových bezpečnostných ventilov z celého mosadzného materiálu v chladiacej technike

Úvod

V chladiacich systémoch, ako sú chladiče, jednotky na skladovanie za nízkej teploty a komerčné chladiace zariadenia, slúžia bezpečnostné ventily ako posledná mechanická ochrana proti neobvyklému nárastu tlaku. Keď tlak v systéme presiahne povolenú hranicu, musí sa bezpečnostný ventиль musí rýchlo otvoriť a odviesť prebytočný tlak, aby sa predišlo katastrofálnym poruchám, ako je poškodenie kompresora, prasknutie potrubia alebo únik chladiacej látky.

Medzi rôznymi typmi pojistných ventilov sa závitové celomosadzové pojistné ventily široko používajú v chladiarenských aplikáciách vďaka ich vynikajúcej kompatibilite s bežnými chladiwami, stabilnej tepelnej vodivosti, spoľahlivej tesniacej schopnosti a jednoduchému inštalovaniu. Rozsiahlo sa používajú v priemyselných chladiarenských systémoch, komerčnom chladiarenskom vybavení a kompaktných domácich chladiarenských jednotkách.

Podľa ASME BPVC oddiel VIII musí byť odchýlka medzi nastavovacím tlakom pojistného ventilu a maximálnym povoleným pracovným tlakom systému (MAWP) obmedzená na ±3 %, zatiaľ čo uvoľňovacia kapacita musí byť minimálne 1,2-násobok maximálnej tlakovej schopnosti systému. Norma ISO 4126-1 ďalej stanovuje, že únikové miery pojistných ventilov používaných v chladiarenských systémoch nesmú prekročiť hodnotu 10⁻⁶ mbar·L/s. Za štandardných prevádzkových podmienok závitové celomosadzové pojistné ventily spoľahlivo spĺňajú alebo dokonca presahujú tieto požiadavky.

Podrobná analýza produktu: Štrukturálne a materiálové výhody

Štruktúrna skladba a charakteristiky materiálu

Závitové bezpečnostné ventily z celého mosadzu zvyčajne využívajú integrovaný návrh ventilového telesa z mosadzu, pričom sa na základe požiadaviek použitia vyberie mosadz H59-1 alebo H62.

Mosadz H59-1 ponúka vynikajúcu obrobiteľnosť a vysokú presnosť závitu, čo ju robí vhodnou pre komerčné chladiarenské systémy vyžadujúce častú inštaláciu a údržbu. Jej pevnosť v ťahu a tvrdosť umožňujú odolávať opakovaným tlakovým výkyvom.

Mosadz H62 ponúka vynikajúcu odolnosť voči korózii a mechanickú stabilitu. Je chemicky kompatibilná s amoniakom a bežnými chladiwami HFC a poskytuje vysokú tepelnú vodivosť, čo zníži riziko trhlin spôsobených rýchlymi zmenami teploty.

Princíp činnosti a kľúčové údaje o výkone

Operačný mechanizmus

Závitové bezpečnostné ventily z celého mosadzného materiálu pracujú na princípe priameho pôsobenia pružiny. Za normálnych podmienok prítlak pružiny tlačí uzatváraciu dosku ku vsedke ventilu, čím sa udržiava tesnený stav. Keď tlak v systéme dosiahne nastavenú hodnotu, tlak média prekoná pružinovú silu, zdvihne dosku a umožní odvádzať nadbytočný tlak. Keď tlak klesne na úroveň opätovného uzatvorenia, pružina vráti dosku do pôvodnej polohy a obnoví tesnenie.

Overenie výkonu

Testy vybavovacej kapacity vykonané podľa API 526 preukázali vybavovacie koeficienty v rozmedzí od 0,9 do 0,95, čo je výrazne vyššie ako u liatinových bezpečnostných ventilov. Napríklad ventil DN20 prevádzkovaný s chladiacim prostriedkom R404A môže dosiahnuť vybavovaciu kapacitu približne 180 kg/h, čo je postačujúce pre komerčné chladiarenské systémy o výkone 5 ton.

Čas odozvy sa pohybuje od 0,1 do 0,3 sekundy v prevádzkových teplotách od −40 °C do 120 °C. Testovanie trvanlivosti ukazuje degradáciu tesnenia pod 3 % po 10 000 cykloch, pričom životnosť zvyčajne dosahuje 8–12 rokov za správnej údržby.

Aplikovateľné a obmedzené scenáre

Výhodné aplikácie

Závitové bezpečnostné ventily z celého mosadzného materiálu sú kompatibilné s chladiwami HFC, ako sú R134a, R404A a R410A, ako aj s amoniakálnymi systémami. Rýchlosť korózie zostáva výrazne nižšia v porovnaní s ventilmi z uhlíkovej ocele. Závitové pripojenia umožňujú rýchlu inštaláciu bez zvárania, čo ich robí ideálnymi pre priestorovo obmedzené aplikácie.

Pri nízkych teplotách si H62 mosadz zachováva vysokú rázovú húževnatosť, čo zabezpečuje spoľahlivý prevádzku v prostrediach nízkoteplotného chladenia.

Obmedzené aplikácie

Mosadzové poistné ventily nie sú vhodné pre chlórom obsahujúce chladiace prostriedky, ako napríklad R22 alebo R123, kvôli chemickým reakciám, ktoré môžu spôsobiť koróziu. V systémoch, kde presahuje MAWP hodnotu 3,5 MPa, by mali byť namiesto toho vybrané poistné ventily z ocele.

Sprievodca výberom: Prístup založený na dátach

Určenie tlakových parametrov

Nastavený tlak by mal byť definovaný ako 1,05–1,10-násobok MAWP a zároveň musí zostať pod menovitým tlakom ventilu. Tlak pri opätovnom prichytení sa zvyčajne pohybuje od 90 % do 95 % nastaveného tlaku, pri systémoch citlivých na kolísanie tlaku sa odporúčajú vyššie hodnoty.

Vypúšťacia kapacita a výber veľkosti

Vypúšťaciu kapacitu je potrebné vypočítať podľa metodiky API 520 s ohľadom na vlastnosti chladiaceho prostriedku a chladiaci výkon systému. Výber menovitého priemeru by mal byť založený na vypočítanej ploche toku, nie len na veľkosti potrubia.

Pripôsobnosť životnému prostrediu

Typ závitu, korózne ochrany a výber materiálu pre nízke teploty je nutné overiť. Pre agresívne alebo nízkoteplotné prostredia sa odporúčajú kohútiky s niklovým povrchom a pružiny z ocele SUS316L.

Bežné chyby pri výbere a spôsoby ich predchádzania

Typické chyby pri výbere zahŕňajú výber ventilov výlučne na základe priemeru potrubia, nastavenie tlaku rovnakého ako je maximálny pracovný tlak (MAWP), ignorovanie kompatibility s chladiacou látkou alebo použitie štandardných pružín v podmienkach nízkych teplôt. Tieto problémy možno predísť správnym výpočtom, overením materiálu a dodržiavaním platných noriem.

Inštalačné upozornenia

Poloha inštalácie a potrubie

Bezpečnostné ventily sa musia inštalovať zvisle v najvyššom tlakovom bode chladiaceho systému. Vstupné potrubie nesmie obmedzovať prietok a odpor výstupného potrubia musí zostať v rámci povolených limitov protitlaku.

Uvedenie do prevádzky a údržba

Po inštalácii musí byť tesnosť a kalibrácia nastavenej tlakovej hodnoty overená pomocou testovania inertným plynom. Pravidelné kontroly a rekali­brácie každý jeden až dva roky sú nevyhnutné na zabezpečenie dlhodobej spoľahlivosti.

Aplikačné scenáre a praktické príklady

Priemyselné amoniakove chladiace systémy

Vo vybavení chladných skladov s amoniakom preukazujú správne vybrané bezpečnostné ventilové zariadenia z mosadze stabilný prevádzkový chod a nižšie náklady na údržbu v porovnaní s náhradami zo liatiny.

Komerčné chladiace zariadenia

Supermarketové chladiarenské systémy profitujú z konzistentného tesniaceho výkonu pri častých režimoch zapnutia a vypnutia, čo zlepšuje stabilitu teploty a zníži prevádzkové sťažnosti.

Domáce chladiarenské jednotky

Kompaktné bezpečnostné ventily z mosadze poskytujú spoľahlivú ochranu pred pretlakom a zároveň vyhovujú prísnym obmedzeniam priestoru a hluku v domácich chladiacich zariadeniach.

Záver

Závitové úplné bezpečnostné ventily z mosadze majú kľúčovú úlohu pri ochrane chladiacich systémov prostredníctvom spoľahlivého uvoľňovania tlaku, rýchlej reakcie a vynikajúcej kompatibility materiálov. Správny výber a inštalácia na základe výpočtov a prevádzkových podmienok zabezpečujú dlhodobú bezpečnosť, zníženie nákladov na údržbu a stabilný výkon systému.