Explicação sobre as válvulas de segurança e as válvulas de alívio de pressão

I. Válvula de segurança

Uma válvula de segurança é uma válvula que atua para evitar que a pressão do meio exceda um valor especificado. Na tubulação, quando a pressão de trabalho do meio excede o valor especificado, a válvula se abre automaticamente para descarregar o excesso de meio; quando a pressão de trabalho retorna ao valor especificado, ela se fecha automaticamente.

Uma válvula de segurança é um dispositivo automático de proteção de alívio de pressão que é aberto pela pressão estática na entrada. É um dos acessórios de segurança mais importantes para vasos de pressão. Sua função é: quando a pressão dentro do vaso excede um determinado valor, a válvula se abre automaticamente pela pressão do próprio fluido, descarregando rapidamente uma determinada quantidade de fluido.

Quando a pressão no interior do vaso cai para um valor permitido, a válvula se fecha automaticamente, garantindo que a pressão interna do vaso permaneça sempre abaixo do limite superior da pressão permitida, evitando automaticamente acidentes que possam ocorrer devido à sobrepressão. Portanto, a válvula de segurança também é conhecida como o dispositivo de proteção definitivo para vasos de pressão.

Uma válvula de segurança é uma válvula de proteção de segurança, cujo membro de abertura e fechamento é normalmente fechado sob a ação de força externa. Quando a pressão do meio no equipamento ou na tubulação aumenta e excede o valor especificado, ela se abre automaticamente, descarregando o meio para o sistema externo para evitar que a pressão do meio dentro da tubulação ou do equipamento exceda o valor especificado.

As válvulas de segurança pertencem à categoria de válvulas automáticas, usadas principalmente em caldeiras, vasos de pressão e tubulações para controlar a pressão para que não exceda o valor especificado, desempenhando um importante papel de proteção para a segurança pessoal e a operação do equipamento.

1. Terminologia comum para válvulas de segurança

(1) Pressão de abertura:

Quando a pressão do meio aumenta até o valor de pressão especificado, o disco da válvula se abre automaticamente e o meio é rapidamente ejetado. Nesse momento, a pressão na entrada da válvula é chamada de pressão de abertura.

(2) Pressão de descarga:

Após a abertura do disco da válvula, se a pressão do fluido na tubulação do equipamento continuar a aumentar, o disco da válvula deverá se abrir totalmente para descarregar a quantidade nominal de fluido. Nesse momento, a pressão na entrada da válvula é chamada de pressão de descarga.

(3) Pressão de fechamento:

Depois que a válvula de segurança se abre e descarrega parte do fluido, a pressão na tubulação do equipamento diminui gradualmente. Quando ela diminui para um valor predeterminado menor que a pressão de trabalho, o disco da válvula se fecha, a altura de abertura é zero e o fluido para de sair. Nesse momento, a pressão na entrada da válvula é chamada de pressão de fechamento, também conhecida como pressão de reseating.

(4) Pressão de trabalho:

A pressão média durante a operação normal do equipamento é chamada de pressão de trabalho. Nesse momento, a válvula de segurança está em um estado vedado.

(5) Capacidade de descarga:

Quando o disco da válvula de meio de descarga está totalmente aberto, a quantidade de meio descarregado da saída da válvula por unidade de tempo é chamada de capacidade de descarga da válvula.

2. Tipos de válvulas de segurança

As válvulas de segurança variam em estrutura devido aos diferentes usos, mas geralmente são classificadas pelos seguintes métodos

(1) De acordo com a estrutura da válvula de segurança, ela pode ser dividida em

1) Válvula de segurança do tipo peso morto (alavanca):

Usa uma alavanca e um peso morto para equilibrar a pressão do disco da válvula. A válvula de segurança de peso morto ajusta a pressão movendo a posição do peso morto ou alterando o peso do peso morto. Sua vantagem é que ela tem uma estrutura simples; a desvantagem é que ela é relativamente volumosa e tem baixa força de ressetamento. Esse tipo de válvula de segurança só pode ser usado em equipamentos fixos. Conforme mostrado na imagem da extrema esquerda da Figura 1.

2) Válvula de segurança do tipo mola:

Usa a força de uma mola comprimida para equilibrar a pressão do disco da válvula e mantê-la vedada. A válvula de segurança do tipo mola ajusta a pressão por meio do ajuste da quantidade de compressão da mola. Sua vantagem é que ela é menor em volume, mais leve e mais sensível do que a válvula de segurança do tipo peso morto, e sua posição de instalação não é estritamente limitada; a desvantagem é que a força que atua na haste da válvula muda com a deformação da mola.

Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção ao isolamento e à dissipação de calor da mola. A força da mola da válvula de segurança do tipo mola geralmente não deve exceder 2.000 quilogramas. Isso ocorre porque molas muito grandes e muito rígidas não são adequadas para trabalhos precisos. Conforme mostrado na imagem do meio da Figura 1.

3) Válvula de segurança operada por piloto:

As válvulas de segurança operadas por piloto são normalmente usadas em tubulações de grande diâmetro. Isso se deve ao fato de que as válvulas de segurança de grande diâmetro não são adequadas quando se usa peso morto ou tipos de mola. A válvula de segurança operada por piloto consiste em uma válvula principal e uma válvula auxiliar. A válvula principal e a válvula auxiliar são conectadas juntas, e a válvula principal é acionada pela ação de pulso da válvula auxiliar. Conforme mostrado na imagem da extrema direita da Figura 1.

Quando o meio na tubulação excede o valor nominal, a válvula auxiliar atua primeiro para acionar a válvula principal, descarregando o excesso de meio.

4) Válvula de segurança de microelevação.

A altura da abertura do disco da válvula é de 1/40 a 1/20 do diâmetro da sede da válvula, como as válvulas de segurança A27W-10T, A47H-16C.

5) Válvula de segurança de elevação total.

Por exemplo, a válvula de segurança do tipo A47H-16C. A altura da abertura do disco da válvula é 1/4 do diâmetro da sede da válvula.

6) Válvula de segurança totalmente fechada.

Por exemplo, a válvula de segurança do tipo A47H-16C.

7) Válvula de segurança semifechada.

Como a válvula de segurança A48Y-16C.

8) Abra a válvula de segurança.

(A válvula de segurança A48Y-16C também é do tipo aberta)

9) Válvula de segurança operada por piloto.

Por exemplo, a válvula de segurança do tipo WFXD.

(2) De acordo com a relação entre a altura máxima de abertura do disco da válvula de segurança e o diâmetro da sede da válvula, ela também pode ser dividida em:

1) Micro-lifting:

A altura da abertura do disco da válvula é de 1/20 a 1/10 do diâmetro da sede da válvula. Conforme mostrado no diagrama esquerdo da Figura 2. Como a altura da abertura é pequena, os requisitos para a estrutura e a forma geométrica desse tipo de válvula não são tão rigorosos quanto os do tipo de elevação total, o que torna o projeto, a fabricação, a manutenção e o teste mais convenientes, mas a eficiência é menor.

2) Levantamento total:

A altura da abertura do disco da válvula é de 1/4 a 1/3 do diâmetro da sede da válvula. Conforme mostrado no diagrama à direita da Figura 2.

A válvula de segurança de elevação total depende do impulso de expansão do meio gasoso para elevar o disco da válvula a uma altura e a um deslocamento suficientes. Ela usa os anéis de ajuste superior e inferior do disco e da sede da válvula para criar uma zona de pressão entre o meio descarregado e os anéis superior e inferior da válvula, fazendo com que o disco da válvula se eleve até a altura de abertura necessária e a pressão de ressurgimento especificada. Essa estrutura é altamente sensível e amplamente utilizada, mas as posições dos anéis de ajuste superior e inferior são difíceis de ajustar, sendo necessário um uso cuidadoso.

(3) De acordo com a construção do corpo da válvula de segurança, ela pode ser dividida em

1) Totalmente fechado:

Ao descarregar o meio, não há vazamento para o exterior, e todo ele é descarregado pelo tubo de descarga.

2) Semi-fechado:

Ao descarregar o meio, parte dele é descarregada pelo tubo de descarga e outra parte vaza pela junta entre a tampa da válvula e a haste da válvula.

3) Tipo aberto:

Ao descarregar o meio, ele não é conduzido para fora e é descarregado diretamente do disco da válvula.

(4) De acordo com o método de conexão:

1) Válvula de segurança conectada por flange.

A entrada da válvula de segurança e a tubulação são conectadas por um flange, e a forma de saída é flexível.

2) Válvula de segurança com conexão rosqueada.

A entrada da válvula de segurança e a tubulação são conectadas por roscas, e a forma de saída é flexível.

3) Válvula de segurança com conexão soldada.

A entrada da válvula de segurança e a tubulação são conectadas por roscas, e a forma de saída é flexível.

(5) De acordo com a temperatura aplicável:

1) Válvula de segurança de temperatura ultrabaixa:

Válvula de segurança para temperaturas ≤ -100℃

2) Válvula de segurança de baixa temperatura:

Válvula de segurança para temperaturas de -100℃ < -40℃.

3) Válvula de segurança de temperatura normal:

Válvula de segurança para -40℃≤t≤120℃

4) Válvula de segurança para temperatura média:

Válvula de segurança para 120℃<t≤450℃

5) Válvula de segurança de alta temperatura:

Válvula de segurança para t>450℃

É importante ressaltar que, tendo em vista a situação atual da fabricação de molas na China, quando as válvulas de segurança são usadas em condições acima de 350°C, a maioria usa radiadores ou faz a tampa da válvula em forma de cesta, para que a mola possa dissipar melhor o calor, garantindo que ela sempre funcione abaixo de 350°C, para assegurar que sua rigidez permaneça inalterada, garantindo assim a abertura e o restabelecimento corretos da válvula de segurança e outros requisitos de desempenho.

(7) Classificados por pressão nominal:

1) Válvula de segurança de baixa pressão:

Válvula de segurança com pressão nominal PN≤1,6Mpa

2) Válvula de segurança de média pressão:

Válvula de segurança com pressão nominal PN2.5-6.4Mpa

3) Válvula de segurança de alta pressão:

Válvula de segurança com pressão nominal PN10.0-80.0Mpa

4) Válvula de segurança de pressão ultra-alta:

Válvula de segurança com pressão nominal PN>100Mpa

(8) Classificados pelo meio utilizado:

1) Válvula de segurança para vapor

Geralmente representado pelo modelo A48Y

2) Válvula de segurança para ar e outros gases

Normalmente representado pelo modelo A42Y

3) Válvula de segurança para líquidos

Normalmente representado pelo modelo A41H

(9) Classificação pela presença de um mecanismo de balanceamento de contrapressão

1) Válvula de segurança balanceada de contrapressão.

Utiliza componentes como foles, pistões ou diafragmas para equilibrar o efeito da contrapressão, fazendo com que a pressão de abertura da válvula antes da elevação seja equilibrada em ambos os lados do disco.

2) Válvula de segurança convencional.

Válvula de segurança sem componentes de balanceamento de contrapressão.

(10) Classificação por características operacionais

1) Válvula de segurança de ação proporcional.

Válvula de segurança cuja pressão de abertura muda gradualmente à medida que a pressão aumenta.

2) Válvula de segurança de dois estágios.

Também chamada de válvula de segurança de ação pop. O processo de abertura é dividido em dois estágios: inicialmente, o disco se abre proporcionalmente à medida que a pressão aumenta e, depois de um pequeno aumento na pressão, o disco se abre rapidamente até a altura especificada, quase sem aumento adicional na pressão.

(10) Classificação por par de vedação

1) Par de vedação de liga dura para liga dura.

Adequado para situações de alta temperatura e alta pressão, especialmente para vapor superaquecido de alta temperatura e alta pressão.

2) Par de vedação de 2Cr13 para 2Cr13.

Usado para vapor saturado e vapor superaquecido em situações gerais, ou para contêineres ou tubulações com outros meios em temperaturas abaixo de 450 °C.

3) A superfície de vedação da sede da válvula é de 2Cr13 e a superfície de vedação do disco da válvula é de liga dura.

Usado para vapor de alta pressão e outros meios com taxas de fluxo relativamente altas que provavelmente causarão erosão na superfície de vedação.

4) A superfície de vedação da sede da válvula é de aço-liga e a superfície de vedação do disco da válvula é de politetrafluoretileno (PTFE).

Adequado para meios de petróleo ou gás natural, com requisitos rigorosos de vedação, mas com temperatura de operação abaixo de 150 °C.

5) O par de vedação é feito de aço inoxidável austenítico.

O corpo da válvula e o castelo desse tipo de válvula de segurança são feitos principalmente de aço inoxidável austenítico, usado em meios que contêm componentes corrosivos, como ácidos e álcalis.

3. Critérios de seleção para válvulas de segurança:

(1) As válvulas de segurança de mola de elevação total são geralmente usadas para válvulas de segurança de caldeiras a vapor;


(2) Para válvulas de segurança para meios líquidos, geralmente são usadas válvulas de segurança com mola de microelevação;


(3) Para válvulas de segurança de ar ou de outros meios gasosos, geralmente são usadas válvulas de segurança de mola de elevação total;


(4) Para válvulas de segurança usadas em tanques de veículos de gás liquefeito de petróleo ou vagões-tanque ferroviários, geralmente são usadas válvulas de segurança internas de elevação total;

(5) Para válvulas de segurança usadas na saída de poços de petróleo, geralmente são usadas válvulas de segurança operadas por piloto;

(6) Para válvulas de segurança de desvio de alta pressão de equipamentos de geração de energia a vapor, geralmente são usadas válvulas de segurança operadas por piloto com funções de segurança e controle;

(7) Se forem necessários testes de abertura regulares para a válvula de segurança, devem ser usadas válvulas de segurança com alavancas de elevação. Quando a pressão média atingir mais de 75% da pressão de abertura, a alavanca de elevação pode ser usada para levantar levemente o disco da válvula da sede para verificar a flexibilidade da abertura da válvula de segurança;

(8) Se a temperatura média for alta, para reduzir a temperatura da câmara da mola, as válvulas de segurança com radiadores devem ser usadas quando a temperatura das válvulas de segurança fechadas exceder 300°C e a temperatura das válvulas de segurança abertas exceder 350°C;

(9) Se a contrapressão na saída da válvula de segurança for variável e a variação exceder 10% da pressão de abertura, deverão ser usadas válvulas de segurança de fole;

(10) Se o meio for corrosivo, as válvulas de segurança com fole devem ser usadas para evitar que peças importantes falhem devido à corrosão do meio.

4. Os seguintes pontos devem ser observados na instalação e manutenção de válvulas de segurança:

(1) Todos os tipos de válvulas de segurança devem ser instalados verticalmente.

(2) Não deve haver nenhuma obstrução na saída da válvula de segurança para evitar a pressurização.

(3) As válvulas de segurança devem ser testadas especificamente antes da instalação e seu desempenho de vedação deve ser verificado.

(4) As válvulas de segurança em uso devem ser inspecionadas regularmente.

5. Tipos recomendados de purgadores de vapor para vários equipamentos de aquecimento a vapor

Tabela 1 Tipos recomendados de purgadores de vapor para vários equipamentos de aquecimento a vapor

II. Válvula redutora de pressão

1. O que é uma válvula redutora de pressão?

Uma válvula redutora de pressão usa a abertura do membro de fechamento dentro do corpo da válvula para regular o fluxo do meio, reduzir a pressão do meio e, ao mesmo tempo, ajustar a abertura do membro de fechamento com o efeito da pressão a jusante para manter a pressão a jusante dentro de uma determinada faixa. Ao injetar água de resfriamento dentro do corpo da válvula ou a jusante, a temperatura do meio é reduzida. Essa válvula é chamada de válvula redutora de pressão e de temperatura.

A característica da válvula redutora de pressão é que ela mantém a pressão de saída e os valores de temperatura dentro de uma determinada faixa, apesar da pressão de entrada que muda constantemente.

A válvula redutora de pressão é um acessório essencial para válvulas de controle pneumático, cuja principal função é reduzir e estabilizar a pressão da fonte de ar para um valor definido, de modo que a válvula de controle possa obter uma potência estável da fonte de ar para regulagem e controle.

De acordo com a forma estrutural, ela pode ser dividida em tipo de diafragma, tipo de diafragma com mola, tipo de pistão, tipo de alavanca e tipo de fole; de acordo com o número de assentos da válvula, ela pode ser dividida em tipos de assento único e de assento duplo; de acordo com a posição do disco da válvula, ela pode ser dividida em tipo de ação direta e tipo de ação reversa.

2. Desempenho básico da válvula redutora de pressão

(1) Faixa de ajuste de pressão:

Refere-se à faixa ajustável da pressão de saída P2 da válvula redutora de pressão, dentro da qual a precisão especificada é necessária. A faixa de ajuste de pressão está relacionada principalmente à rigidez da mola de ajuste de pressão.

(2) Características de pressão:

Refere-se às características das flutuações da pressão de saída causadas por flutuações na pressão de entrada quando a taxa de fluxo g é fixa. Quanto menor for a flutuação da pressão de saída, melhores serão as características da válvula redutora de pressão. A pressão de saída deve estar abaixo de um determinado valor da pressão de entrada para permanecer essencialmente inalterada com variações na pressão de entrada.

(3) Características do fluxo:

Refere-se às características da mudança da pressão de saída com a taxa de fluxo de saída g quando a pressão de entrada é fixa. Quanto menor for a alteração na pressão de saída quando a taxa de fluxo g mudar, melhor. Em geral, quanto menor a pressão de saída, menor a flutuação com a mudança na taxa de fluxo de saída.

3. Seleção da válvula redutora de pressão

Selecione o tipo e a precisão da regulagem de pressão da válvula redutora de pressão de acordo com os requisitos de uso e, em seguida, escolha seu diâmetro com base na taxa de fluxo de saída máxima necessária. Ao determinar a pressão da fonte de ar da válvula, ela deve ser mais de 0,1 MPa maior do que a pressão de saída mais alta.

A válvula redutora de pressão geralmente é instalada após o separador de água e o filtro de ar, e antes do dispositivo de névoa de óleo ou do dispositivo de valor definido, e deve-se tomar cuidado para não inverter as conexões de entrada e saída; quando a válvula não estiver em uso, o botão deve ser afrouxado para evitar a deformação do diafragma devido à pressão constante e afetar seu desempenho.

Padrões de seleção:

(1) Dentro da faixa determinada de níveis de pressão da mola, a pressão de saída deve ser continuamente ajustável entre os valores máximo e mínimo sem emperramento ou vibração anormal;

(2) Para válvulas redutoras de pressão com vedação macia, não deve haver vazamento dentro do tempo especificado; para válvulas redutoras de pressão com vedação metálica, o vazamento não deve exceder 0,5% da vazão máxima.

(3) Quando o fluxo de saída muda, o desvio da pressão de saída do tipo de ação direta não deve exceder 20%, e o do tipo operado por piloto não deve exceder 10%;

(4) Quando a pressão de entrada muda, o desvio da pressão de saída do tipo de ação direta não deve exceder 10%, e o do tipo operado por piloto não deve exceder 5%;

(5) Normalmente, a pressão após a válvula redutora de pressão deve ser inferior a 0,5 vezes a pressão antes da válvula;

(6) As válvulas redutoras de pressão têm uma ampla gama de aplicações e podem ser usadas em equipamentos e tubulações com vapor, ar comprimido, gases industriais, água, óleo e muitos outros meios líquidos. A quantidade de meio que passa pela saída da válvula redutora de pressão é geralmente expressa em termos de fluxo de massa ou fluxo de volume;

(7) As válvulas redutoras de pressão de ação direta com fole são adequadas para meios de vapor de baixa pressão, médio e pequeno diâmetro;

(8) As válvulas redutoras de pressão de ação direta com diafragma são adequadas para meios de ar e água de média e baixa pressão, médio e pequeno diâmetro. Se forem feitas de aço inoxidável resistente a ácidos, podem ser usadas para vários meios corrosivos;

(9) As válvulas redutoras de pressão de pistão operadas por piloto são adequadas para várias pressões, diâmetros e temperaturas de vapor, ar e água;

(10) As válvulas redutoras de pressão de fole operadas por piloto são adequadas para vapor, ar e outros meios de baixa pressão, de diâmetro médio e pequeno;

(11) As válvulas redutoras de pressão de diafragma operadas por piloto são adequadas para vapor ou água de baixa e média pressão, médio e pequeno diâmetro e outros meios;

(12) A flutuação da pressão de entrada da válvula redutora de pressão deve ser controlada dentro de 80% a 105% do valor definido da pressão de entrada. Se ela exceder essa faixa, o desempenho da redução de pressão no estágio inicial será afetado;

(13) Normalmente, a pressão após a válvula redutora de pressão deve ser inferior a 0,5 vezes a pressão antes da válvula;

(14) Cada mola da válvula redutora de pressão é aplicável somente em uma determinada faixa de pressão de saída. Se a faixa for excedida, a mola deverá ser substituída;

(15) Em situações em que a temperatura média de trabalho é relativamente alta, geralmente são escolhidas válvulas redutoras de pressão de pistão operadas por piloto ou válvulas redutoras de pressão de fole operadas por piloto;

(16) Para meios como ar ou água (líquido), geralmente é recomendável escolher válvulas redutoras de pressão de diafragma de ação direta ou válvulas redutoras de pressão de diafragma operadas por piloto;

(17) Para meios de vapor, devem ser escolhidas válvulas redutoras de pressão de pistão ou de fole operadas por piloto;

(18) Para facilitar a operação, o ajuste e a manutenção, a válvula redutora de pressão geralmente deve ser instalada em uma tubulação horizontal.

4. Os seguintes pontos devem ser observados na instalação e manutenção de válvulas redutoras de pressão:

(1) Para facilitar a operação e a manutenção, a válvula geralmente é instalada na vertical em uma tubulação horizontal.

(2) Durante a instalação, deve-se tomar cuidado para garantir que a direção do fluxo do meio na tubulação seja consistente com a direção da seta indicada no corpo da válvula.

(3) Para evitar a sobrepressão após a válvula, uma válvula redutora de pressão deve ser instalada a uma distância não inferior a 4 metros da saída da válvula.

5. Função e aplicação da válvula redutora de pressão:

A válvula redutora de pressão 200X é uma válvula inteligente que usa a própria energia do meio para regular e controlar a pressão da tubulação. Ela é usada para abastecimento de água doméstica, abastecimento de água contra incêndio e outros sistemas de abastecimento de água industrial. Ao ajustar a válvula piloto da válvula redutora de pressão, a pressão de saída da válvula principal pode ser ajustada.

A pressão de saída permanece inalterada apesar das mudanças na pressão de entrada e na taxa de fluxo, mantendo de forma segura e confiável a pressão de saída no valor definido, e o valor definido pode ser ajustado conforme necessário para atingir o objetivo de redução de pressão. Essa válvula tem redução de pressão precisa, desempenho estável, segurança e confiabilidade, fácil instalação e ajuste e uma longa vida útil.

6. Parâmetros técnicos da válvula redutora de pressão:

A válvula redutora de pressão controla principalmente a pressão de saída fixa da válvula principal, a pressão de saída da válvula principal não muda com a mudança da pressão de entrada e não muda sua pressão de saída com a mudança do fluxo de saída da válvula principal. Adequada para sistemas de abastecimento de água industrial, abastecimento de água contra incêndio e sistemas de rede de abastecimento de água doméstica.

Os parâmetros técnicos da válvula redutora de pressão incluem principalmente o seguinte:

• Pressão nominal: 1,0 MPa, 1,6 MPa, 2,5 MPa
• Pressão de teste da carcaça: P=1,5PN
• Pressão de teste da vedação: P=1,1PN
• Pressão de saída: Válvula reguladora PN1.0MPa 0.09～0.8MPa; Válvula reguladora PN1.6MPa 0.10～1.2MPa; Válvula reguladora PN2.5MPa 0.15～1.6MPa
• Meio aplicável: água
• Temperatura aplicável: 0℃～80℃