Zawór bezpieczeństwa: niezbędny element każdej instalacji ciśnieniowej

Wprowadzenie

Układy pneumatyczne i hydrauliczne zawsze wymagają odpowiedniego i właściwego ciśnienia roboczego. Prawidłowe ciśnienie gwarantuje wydajność i bezpieczeństwo pracy układu oraz zapewnia odpowiednią trwałość elementów pneumatycznych i hydraulicznych.

Bywają jednak przypadki, kiedy z różnych powodów następuje niekontrolowany wzrost ciśnienia mogący doprowadzić do uszkodzenia elementów układów lub w skrajnych sytuacjach doprowadzić do wypadku, w którym ucierpi obsługa.

W moim artykule skupię się na sposobach zabezpieczenia układów pneumatycznych przed takimi sytuacjami.

Czego dowiesz się z mojego artykułu?

• Jakie czynniki mogą doprowadzić do wzrostu ciśnienia w układzie pneumatycznym?
• W jaki sposób zabezpieczyć układ pneumatyczny przed nadmiernym ciśnieniem?
• Jak działają zawory bezpieczeństwa?
• Jaka jest różnica pomiędzy zaworem bezpieczeństwa a zaworem upustowym (przelewowym)?
• Gdzie zgodnie z wymaganiami UDT montowane są zawory bezpieczeństwa?
• Jakie dokumenty są dostarczane razem z zaworem bezpieczeństwa?

Zobacz nasz film – Zawory bezpieczeństwa w instalacji pneumatycznej

Jakie czynniki mogą doprowadzić do wzrostu ciśnienia w układzie pneumatycznym?

W układach pneumatycznych nagły i niekontrolowany wzrost ciśnienia może być spowodowany:

• uszkodzeniem lub niewłaściwą pracą sprężarek i kompresorów,
• brakiem działania lub awarią systemu zabezpieczeń ciśnieniowych w sprężarce,
• uszkodzeniem reduktora ciśnienia,
• powstaniem zewnętrznej siły, która oddziaływuje na siłownik pneumatyczny, powodując dodatkowe sprężanie powietrza w jego komorze.

Czynniki te jak widzimy mają charakter niekontrolowany, a sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że nigdy nie wiemy o jaką wartość nastąpi wzrost ciśnienia ponad ciśnienie bezpieczne.

W jaki sposób zabezpieczyć układ pneumatyczny przed nadmiernym ciśnieniem?

Praktycznie jedynym i najskuteczniejszym zabezpieczeniem układu pneumatycznego przed wzrostem ciśnienia jest stosowanie zaworu bezpieczeństwa. Jest to podstawowa metoda, oprócz niej można także zastosować dodatkowo np. czujnik ciśnienia sygnalizujący że ciśnienie zostanie przekroczone.

Największą jednak zaletą zaworu bezpieczeństwa jest to, że działa on w pełni automatycznie, nie wymaga zasilania i bardzo szybko jest w stanie zredukować ciśnienie w miejscu, gdzie nastąpiło jego przekroczenie.

Jak działają zawory bezpieczeństwa?

Zawór bezpieczeństwa, w przypadku wzrostu ciśnienia powyżej nastawionej na zaworze wartości, samoczynnie i automatycznie upuszcza sprężone powietrze  do atmosfery. Po zmniejszeniu się ciśnienia w instalacji poniżej wartości ustawionej zawór się samoczynnie zamyka. Ustawienie wartości otwarcia odbywa się poprzez napięcie sprężyny. Zawory bezpieczeństwa o budowie otwartej (z upustem do atmosfery) mogą być stosowane nie tylko do sprężonego powietrza, ale także do mediów neutralnych (nietoksycznych i niepalnych).

Poniżej przedstawiam przekrój zaworu bezpieczeństwa.

Jaka jest różnica pomiędzy zaworem bezpieczeństwa a zaworem upustowym (przelewowym)?

Czasami oba te pojęcia są używane zamiennie, jednak nie jest to prawidłowe. Zasada obydwu elementów jest identyczna: otwierają się po przekroczeniu wartości nastawy i zamykają po spadku ciśnienia poniżej wartości nastawionej. Zanim dowiemy się o różnicach chciałbym nadmienić, że zawory przelewowe to zawory typowe dla układów hydraulicznych i są rzadziej stosowane w układach pneumatycznych. uważny czytelnik zwróci uwagę, że ich nazwa jest związana z cieczą a nie gazem. Wracając do różnic:

• zawory przelewowe (upustowe) mogą pracować “ciągle” czyli w przypadku wzrostu ciśnienia i długotrwałego utrzymywania takiego stanu pozostają otwarte,
• zawory przelewowe nie upuszczają ciśnienia do atmosfery, lecz np. do dodatkowej objętości, mogą być zatem stosowane do mediów innych niż sprężone powietrze i gazy neutralne,
• ze względu na upust zawory upustowe wyposażone są w dodatkowe przyłącza.

Gdzie zgodnie z wymaganiami Urzędu Dozoru Technicznego montowane są pneumatyczne zawory bezpieczeństwa?

Zawory bezpieczeństwa to niezbędne i wymagane przepisami UDT elementy stanowiące zabezpieczenie zbiorników ciśnieniowych. Mowa tu zarówno o tzw. zbiornikach wolnostojących (np. pionowych lub poziomych), jak i o zbiornikach zamontowanych w sprężarkach i kompresorach. Oczywiście zawory bezpieczeństwa mogą być montowane w dowolnych punktach instalacji pneumatycznej, ale przyjęło się w praktyce ich montowanie na zbiornikach lub akumulatorach sprężonego powietrza.

Na marginesie chciałbym dodać, że spotkałem się z rozwiązaniami spełniającymi rolę zaworów bezpieczeństwa (pod względem działania i konstrukcji), zamontowanymi w komorach siłowników pneumatycznych narażonych na gwałtowny wzrost ciśnienia np. w przypadku działania siły wstecznej próbującej “wcisnąć” tłoczysko.

Co jeszcze warto wiedzieć o zaworach bezpieczeństwa?

Zawory bezpieczeństwa, bez względu na producenta, dostarczane są w dwóch wykonaniach:

• zawory o określonym zakresie nastawy z możliwością samodzielnego ustawienia ciśnienia otwarcia,
• zawory bezpieczeństwa ustawione na określone ciśnienie otwarcia, zaplombowane.

Zwracam uwagę, że do instalacji pneumatycznych o wysokim przepływie stosowane są zawory bezpieczeństwa tzw. wysokowydajne (o wysokich przepływach).

W przypadku stosowania odbioru UDT wymagane jest dostarczenie dokumentu (certyfikatu) potwierdzającego rzeczywiste ciśnienie otwarcia. Jest to o tyle ważne, że po zakupie zaworu zgodnie z dokumentacją producenta wahania tego ciśnienia mogą wynosić do 30%, co jest niedopuszczalne w świetle przepisów UDT (czyli zawór nastawiony fabrycznie na 6 barów otwiera się przy 6,4 bara).

Jakie dokumenty są dostarczane razem z zaworem bezpieczeństwa?

Bardzo ważne jest to, że dokumenty takie jak np. “Świadectwo badania otwarcia zaworu bezpieczeństwa” nie są dostarczane obligatoryjnie z zaworem. Aby uniknąć problemów z Inspektorami UDT należy ZAWSZE taki dokument zamówić. Zwykle jest to usługa płatna.

Inną opcją jest przeprowadzenie badania zaworu bezpieczeństwa w Jednostce Certyfikującej.

Podsumowanie

Zawory bezpieczeństwa to bez żadnej wątpliwości kluczowe elementy, dbające o bezpieczeństwa zarówno elementów pneumatyki, jak również ludzi minimalizując zagrożenie spowodowane np. rozerwaniem zbiornika ciśnieniowego. Zawory bezpieczeństwa działają automatycznie i autonomicznie, co umożliwia ich zamocowanie np. na szczycie wysokich zbiorników pionowych. Stosowanie zaworów bezpieczeństwa i zasady ich doboru regulują odpowiednie przepisy i są wymagane przez UDT jako wyposażenie zbiorników ciśnieniowych. Należy pamiętać o zamówieniu stosownych dokumentów u dostawcy.

Zachęcam do kontaktu z naszymi specjalistami, którzy pomogą w doborze właściwego zaworu do Państwa aplikacji.

Zawory bezpieczeństwa – co warto wiedzieć?

• zawory bezpieczeństwa mogą być ustawione i zaplombowane oraz dostarczane razem z dokumentem dla UDT potwierdzającym rzeczywiste ustawione ciśnienie otwarcia,
• zawory bezpieczeństwa mogą być ustawiane przez użytkownika na konkretne ciśnienie otwarcia,
• zawory bezpieczeństwa występują w odmianach z przyłączem prostym lub kątowym,
• w grupie zaworów bezpieczeństwa dostępne są także zawory upustowe i zawory przelewowe,
• dobór zaworu bezpieczeństwa powinien uwzględniać wydajność sprężarki lub kompresora,
• zawory bezpieczeństwa wykonywane są z mosiądzu lub stali nierdzewnej.