Sposoby zabezpieczania systemów przemysłowych przed zawracaniem substancji roboczych

Żadna instalacja przemysłowa przeznaczona do przesyłania cieczy lub gazów nie może prawidłowo funkcjonować bez odpowiedniej armatury sterującej przepływem. Każdy rurociąg wymaga stosowania odpowiednich pomp wymuszających prawidłowy przepływ, a także zaworów, które pozwalają na pełną kontrolę nad jego wielkością.

Zdarza się jednak, że niezbędne jest również zabezpieczenie instalacji przed zmianą kierunku przepływu. Taka konieczność może być spowodowana różnymi przyczynami – od niebezpieczeństwa wynikającego z połączenia się dwóch substancji w nieodpowiednim miejscu instalacji, które może spowodować np. zajście reakcji chemicznych o gwałtownym przebiegu, czy zmieszanie dwóch trudnych do oddzielenia cieczy lub gazów, które z przyczyn technologicznych nie powinny się ze sobą stykać, aż po ryzyko uszkodzenia poszczególnych urządzeń, np. po cofnięciu się silnie schłodzonej albo ogrzanej cieczy czy gazu.

Najlepszym sposobem ochrony rurociągu przed tego typu zdarzeniami jest montaż odpowiednio dobranych zaworów zwrotnych. Zobaczmy, w jaki sposób działają te urządzenia i jakie ich rodzaje możemy spotkać.

Charakterystyka zaworów zwrotnych

Rolą zaworów zwrotnych jest zapobieganie cofaniu się substancji transportowanej rurociągiem. Zawór powinien reagować na zmianę ciśnienia cieczy lub gazu i blokować przepływ w sytuacji, gdy ulega on zmniejszeniu. Osprzęt tego rodzaju wykorzystuje różne rozwiązania konstrukcyjne. Dostępne są zawory, które wykorzystują do swego działania energię sprężyny zamykającej przepływ, a także zawory grawitacyjne.

Zawór sprężynowy pozostaje domyślnie zamknięty, ponieważ sprężyna naciska na element blokujący przepływ. W przypadku gdy ciśnienie wytwarzane przez ciecz rośnie (tzw. ciśnienie otwarcia), sprężyna odchyla się otwierając przepływ. Zaletą takiego rozwiązania jest to, że może ono działać niezależnie od sposobu montażu zaworu. Innym typem zaworów są urządzenia wykorzystujące działanie grawitacji. W przypadku zaworów grawitacyjnych odwrotny przepływ jest wstrzymywany za sprawą nacisku masy elementu blokującego. Po zmniejszeniu się ciśnienia opada on do pozycji „zamknięte”. Ograniczeniem tego rodzaju sprzętu jest ścisłe uzależnienie efektywności od poprawnego montażu.

Zawory zwrotne można podzielić na kilka grup ze względu na rodzaj elementu blokującego przepływ. Występują zawory klapowe, kulowe, grzybkowe oraz membranowe. Przy doborze zaworu do konkretnej instalacji trzeba brać pod uwagę wiele elementów związanych z charakterystyką przepływu. Liczy się zarówno ciśnienie otwarcia, jak i optymalny poziom przepływu, a także czas potrzebny do zadziałania zaworu.