УТВЕРЖДАЮ

Заместитель руководителя организации п/я А-3398

____________ С.Ю. Бобович

24.10.86 г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ. МЕТОДИКА РАСЧЕТА
ПОЛНОПОДЪЕМНЫХ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ
С ПОДАЧЕЙ СРЕДЫ ПОД ЗОЛОТНИК

РД 26-07-262-86

Взамен
РТМ 26-07-249-82

Письмом организации п/я А-3398 от «31» октября 1986 г. № 7-4/12-1514 срок введения установлен с «01» 01 1987 г.

Настоящий руководящий документ распространяется на полноподъемные предохранительные клапаны прямого действия с подачей среды под золотник Ду 25 ÷ 250 мм до Рр 6,3 МПа (63 кгс/см2), предназначенные для защиты технических систем со сжимаемой и несжимаемой средами при величине полного противодавления не более 10 % от давления настройки и устанавливает методику расчета размеров основных элементов проточной части клапана, количество и параметры рабочих пружин.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Конструкция и размеры, определяющие геометрию проточной части клапана должны соответствовать черт. 1 и табл. 1.

Таблица 1

Размеры основных элементов проточной части

Размеры в мм

j°

Dy

Dc

Dy1

25

12

40

1,50 ÷ 1,58

1,10 ÷ 1,25

1,4 ÷ 1,8

0,102 ÷ 0,106

0 ÷ 0,35

0,9 ÷ 1,0

80 ÷ 90

16

50

25

80

33

80

40

100

48

100

56

150

63

150

75

200

95

200

125

300

140

2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1. Использованные термины и определения соответствуют ОСТ 26-07-2011-79.

3. ОБОЗНАЧЕНИЯ

3.1. Давление настройки                                                                            рн

3.2. Давление полного открытия                                                               рпо

3.3. Давление закрытия                                                                               рз

3.4. Отношение давления полного открытия к давлению настройки   кпо

3.5. Отношение давления закрытия к давлению настройки                  кз

Проточная часть предохранительного клапана

Черт. 1

3.6. Давление за клапаном (равно сумме собственного и постороннего противодавления) р2.

3.7. Отношение максимального давления настройки пружины к минимальному давлению настройки n.

3.8. Величина коэффициента давления потока при ходе запорного устройства равном нулю Ψ0

3.9. Величина коэффициента давления потока в точке перегиба силовой характеристики Ψ

3.10. Относительный ход запорного устройства в точке перегиба силовой характеристики

3.11. Эффективная площадь сечения проточной части клапана (равна произведению коэффициента расхода на площадь сечения клапана в формулах ГОСТ 12.2.085-82) Fэ

4. ЗАДАЧИ РАСЧЕТА ПОЛНОПОДЪЕМНОГО ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА

4.1. Определение наименьшего диаметра седла, коэффициента расхода и хода запорного устройства.

4.2. Определение конфигурации и размеров корпуса и основных элементов проточной части.

4.3. Определение параметров рабочих пружин.

4.3.1. Определение жесткости пружины, установочного и рабочего усилия при заданном давлении на стройки и давлении закрытия (табл. 4).

4.3.2. Определение количества пружин, необходимых для работы клапана в заданном диапазоне давления настройки, а также их жесткостей, установочного и рабочего усилий (табл. 5).

4.3.3. Определение диапазона давлений настройки для пружины с известными параметрами (табл. 6).

5. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

5.1. Исходные данные задаются в соответствии с табл. 2 в зависимости от задачи расчета.

Таблица 2

Перечень параметров, задаваемых при расчете клапана

Наименование параметра

Обозначение

Задача расчета

по п. 4.1 и 4.2

по п. 4.3.1

по п. 4.3.2

по п. 4.3.3

Давление настройки

рн, МПа

+

+

-

-

Давление за клапаном

р2, МПа

+

-

-

-

Пропускная способность

G, кг/ч

+

-

-

-

Плотность среды

ρ, г/м3

+

-

-

-

Отношение давления полного открытия к давлению настройки

кпо

+

-

-

-

Показатель адиабаты

к

+

-

-

-

Давление закрытия

рз, МПа

-

-

-

-

Наименьший диаметр седла

Dс, мм

-

+

+

+

Максимальное давление настройки клапана

р1к, МПа

-

-

+

-

Минимальное давление настройки клапана

р2к, МПа

-

-

+

-

Жесткость пружины

С, н/мм

-

-

-

+

Рабочее усилие

Qраб, н

-

-

-

+

Максимальный ход запорного устройства

hm, мм

-

+

+

+

Примечание. Давление закрытия рз должно задаваться так, чтобы выполнялось условие 0,80 £ кз £ 0,86.

6. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ

6.1. Определение коэффициента расхода, хода запорного устройства, а также размеров основных элементов проточной части производится в соответствии с алгоритмом, представленным в табл. 3.

Таблица 3

Расчет параметров проточной части клапана

Наименование параметра

Обозначение

Расчетная формула

Эффективная площадь сечения проточной части

Fэ, мм

по формулам ГОСТ 12.2.085-82 (см. пункт 3.11)

Расчетный коэффициент расхода

a'

Задается на основании графика на черт. 2

Расчетная площадь проходного сечения

F'c, мм

F'c = Fэ/a'

Расчетный диаметр седла

D'c, мм

Наименьший диаметр седла

Dc, мм

Выбирается по табл. 1, необходимо выполнение условия Dc ³ D'c

Коэффициент расхода

a

 Допускается округление в большую сторону

Максимальный относительный ход запорного устройства

По графику на черт. 2

Максимальный ход запорного устройства

hm, мм

hm =  · Dc

Геометрические размеры проточной части

Dy, Dy1, D1, D2, D3, H1, H2, H3, j

В соответствии с черт. 1 и табл. 1

График зависимости коэффициента расхода от относительного хода золотника

1 - жидкость, 2 - газ

Черт. 2

6.2. Определение параметров рабочей пружины при заданном давлении настройки и давлении закрытия.

Таблица 4

Расчет параметров рабочей пружины

Наименование параметра

Обозначение

Расчетная формула

Отношение давления полного открытия к давлению настройки

кпо

Принимается равным 1,15

Относительная жесткость пружины

 где Ψ = 1,58 + 0,833(0,86 - кз),  = 0,0510 - 0,1433(0,86 - кз), Ψо = 1,10

Жесткость пружины

с, н/мм

с =  · рн · Dc

Установочное усилие пружины

Qуст, н

Рабочее усилие пружины

Qраб, н

Qраб = Qуст + c · hm

6.3. Определение диапазонов давлений настройки пружин и их параметров при заданном диапазоне давлений настройки клапана производится в соответствии с алгоритмом, приведенным в табл. 5

Таблица 5

Расчет параметров рабочих пружин

Наименование параметра

Обозначение

Расчетная формула

Максимальное давление настройки i-й пружины

 =  (для пружины № 1 )

Минимальное расчетное давление настройки i-й пружины

, МПа

 где n = 2

Минимальное давление настройки i-й пружины

, МПа

Получается округлением минимального расчетного давления настройки в сторону увеличения

Жесткость i-й пружины

ci, н/мм

сi =  ´ рi1н, где = 0,722

Установочное усилие i-й пружины

Qiуст

, где кпо = 1,15, Ψо = 1,1

Рабочее усилие i-й пружины

Qiраб

Qiраб = Qiуст + сihm

6.4. Определение максимального и минимального давления настройки пружины с известными параметрами производится в соответствии с табл. 6.

Таблица 6

Расчет диапазона давлений настройки

Наименование параметра

Обозначение

Расчетная формула

Установочное усилие

Qуст, н

Qуст = Qраб - chm

Расчетное максимальное давление настройки

р'1н, МПа

 где кпо = 1,15, Ψo = 1,1

Расчетное значение относительной жесткости

Относительная жесткость пружины

 =  при  ³ 0,722

 = 0,722 при  < 0,722

Максимальное давление настройки

р1н, мПа

Допускается округление максимального давления в сторону уменьшения

Минимальное давление настройки

р2н, МПа

, где

Допускается округление минимального давления настройки в сторону увеличения

Руководитель предприятия п/я Г-4745                                  С.И. Косых

Главный инженер предприятия п/я А-7899                          М.И. Власов

Заместитель руководителя предприятия п/я А-7899            Ю.И. Тарасьев

Заведующий отделом 161                                                       Р.И. Хасанов

Заведующий отделом 130                                                       Н.И. Макаров

Заведующая лабораторией 153                                               Е.Г. Пинаева

Руководитель темы и исполнитель                                        Ю.В. Еремеев

Приложение

Справочное

ПРИМЕР РАСЧЕТА

1. Определение геометрических размеров корпуса, коэффициента расхода и хода запорного устройства

1.1. Исходные данные

Наименование параметра

Значение

Среда

воздух

Пропускная способность клапана, т/час

10

Давление настройки, МПа

1,6

Давление полного открытия, МПа

1,84

Давление за клапаном, МПа

0,1

Плотность воздуха при рабочих параметрах, кг/м3

23,5

Показатель адиабаты

1,4

1.2. Пример расчета

Наименование параметра

Расчетная формула

Значение

Эффективная площадь

по формуле ГОСТ 12.2.085-62 для воздуха

625 мм2

Расчетный коэффициент расхода

принимаем 0,8 в соответствии с графиком на черт. 2

0,8

Расчетная площадь проходного сечения, мм

782

Расчетный диаметр седла, мм

31,6

Наименьший диаметр седла, мм

выбирается по табл. 1

33

Коэффициент расхода

0,731 принято 0,8

Максимальный относительный ход запорного устройства

определяется по графику на черт. 2

0,25

Максимальный ход запорного устройства, мм

h = 0,25 · 33

8,3

Геометрические размеры проточной части

принимаются для проектирования в зависимости от Dc по табл. 1

-

2. Расчет пружины

2.1. Исходные данные

Наименование параметра

Значение

Давление настройки, МПа

1,6

Давление закрытия, МПа

1,3

Наименьший диаметр седла, мм

33

Ход запорного устройства, мм

10

2.2. Пример расчета

Наименование параметра

Расчетная формула

Значение

Отношение давления полного открытия к давлению настройки

Принимается в соответствии табл. 4

1,15

Отношение давления закрытия к давлению настройки

0,81

Относительная жесткость

 где Ψ = 1,622, Ψ0 = 1,1,  = 0,0438

0,875

Жесткость пружины, н/мм

с = 0,875 - 1,6 · 33

46,2

Установочное усилие, н

1730

Рабочее усилие, н

Qраб = 1730 + 46,2 · 10

2192

3. Расчет количества пружин, диапазонов давлений настройки и параметров пружин

3.1. Исходные данные

Наименование параметра

Значение

Максимальное давление настройки клапана, МПа

6,0

Минимальное давление настройки клапана. МПа

0,5

Наименьший диаметр седла, мм

33

Ход запорного устройства, мм

10

3.2. Пример расчета

Наименование параметра

Номера пружин

1

2

3

4

Максимальное давление настройки

6,0

3,0

1,5

0,8

Минимальное давление настройки (расчетное)

3,0

1,5

0,75

0,4

Минимальное давление настройки (принятое)

3,0

1,5

0,8

0,4

Жесткость пружины

143

72,5

36

19

Установочное усилие

6488

3244

1622

865

Рабочее усилие

7918

3964

1982

1055

4. Расчет максимального и минимального давления настройки пружины с известными параметрами

4.1. Исходные данные

Наименование параметра

Значение

Наименьший диаметр седла, мм

40

Ход запорного устройства, мм

12

Жесткость пружины, н/мм

143

Рабочее усилие пружины, н

7918

4.2. Пример расчета

Наименование параметра

Расчетная формула

Значение

Установочное усилие, н

6202

Расчетное максимальное давление настройки, МПа

3,90

Расчетное значение относительной жесткости

0,917

Относительная жесткость

т.к.

0,917

Максимальное давление настройки, МПа

3,90

Минимальное давление настройки, МПа

2,48

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1

2. Основные термины и определения. 1

3. Обозначения. 1

4. Задачи расчета полноподъемного предохранительного клапана. 2

5. Исходные данные. 3

6. Алгоритм расчета предохранительных клапанов. 3

Приложение. Пример расчета. 3