давление закрытия предохранительного клапана

Вот это параметр, который в документации часто стоит одним числом, а на деле оказывается, что от него зависит не просто ?сработало или нет?, а вся динамика системы. Многие думают, что главное — давление срабатывания, а закрытие — само как-нибудь вернётся. Не вернётся. Особенно в гидравлике крепей, где циклы нагрузки постоянные.

Что на самом деле означает это давление

Когда говорим давление закрытия предохранительного клапана, имеем в виду ту точку, когда после сброса клапан перестаёт пропускать жидкость и система возвращается к работе под нормальным давлением. Цифра всегда ниже давления открытия — это понятно. Но разница между ними, этот гистерезис, — вот где кроются нюансы. Слишком маленький — клапан может ?дребезжать?, слишком большой — система долго работает в неэффективном режиме, теряя энергию и создавая ненужный нагрев.

В продукции для гидравлических опор, например, от того же ООО Шаньси Цунсинь Гидравлика Технологии группа, этот момент критичен. Их клапаны для гидроопор я видел в работе. Если взять типичный клапан для крепи, там давление срабатывания может быть настроено под конкретную кровлю, а вот давление закрытия часто оставляют на стандартном значении. И когда пласт ?дышит?, и давление в цилиндре плавно меняется, клапан может начать подтекать именно в этой зоне, не доходя до полного закрытия. Это не авария, но постоянная потеря жидкости и падение усилия держания.

Замерять это в полевых условиях — отдельная история. Манометр должен быть очень чутким, а процесс сброса давления — максимально плавным. Часто вижу, как механики просто смотрят, когда струйка из дренажа прекратится. Это грубая прикидка. На самом деле, нужно фиксировать момент, когда давление в магистрали начинает стабильно расти после сброса. И это значение может ?плавать? от температуры жидкости и её чистоты.

Ошибки при подборе и настройке

Самая распространённая ошибка — игнорирование вязкости рабочей жидкости. Зимой, на морозе, масло в гидросистеме опор густеет. Клапан, настроенный на давление закрытия предохранительного клапана при +20°C, в -15°C может закрываться с заметным опозданием или, наоборот, раньше. Пружина-то одна и та же, а вот сопротивление движению золотника из-за вязкой жидкости — совсем другое. Была история на одной шахте, где жаловались на ?проседание? крепи в ночную смену зимой. Оказалось, не в насосе дело, а как раз в том, что клапаны после случайного срабатывания (от резкой нагрузки) не закрывались до конца, пока жидкость не прогреется от постоянной циркуляции.

Ещё момент — влияние износа. Конус золотника или седло со временем притираются, появляются задиры. Это может привести к тому, что давление закрытия начнёт постепенно снижаться. Клапан вроде бы и срабатывает на нужном значении, а вот чтобы ему закрыться, теперь требуется меньшее противодавление. Система становится ?вялой?. Поэтому в регламентах сервиса для гидравлических клапанов всегда нужно включать проверку не только давления срабатывания, но и закрытия. На сайте cx-hydraulic.ru в описании их клапанов я обратил внимание, что они указывают не просто диапазон, а допуск по гистерезису для разных моделей. Это уже признак того, что производитель понимает проблему.

Попытка сэкономить и отрегулировать клапан ?на слух? или по ощущениям всегда приводит к проблемам. Использование не того инструмента, например, отвёртки вместо специального ключа для регулировочного винта, может сорвать резьбу или повредить настроечный элемент. А потом удивляются, почему параметры ?уплывают? после недели работы.

Связь с надёжностью гидравлических шлангов

Казалось бы, какая связь между давлением закрытия клапана и шлангами? Самая прямая. Если давление закрытия предохранительного клапана установлено неоправданно низким (чтобы, как думают, ?система была помягче?), то гидросистема значительную часть времени работает в зоне, близкой к точке срабатывания. Это означает постоянные, хоть и небольшие, пульсации давления. Для гидравлических шлангов, особенно в местах изгиба и крепления, это режим многократных циклических нагрузок. Усталость материала наступает быстрее.

В ассортименте той же компании ООО Шаньси Цунсинь Гидравлика Технологии группа есть как раз гидравлические шланги и клапаны. Так вот, при комплексных поставках они, наверное, могли бы давать рекомендации по паре ?шланг-клапан?. Потому что ресурс шланга высокого давления может быть сокращен не потому, что он плохой, а потому, что клапан в контуре создаёт нерасчётные гидроудары при частых циклах открытия-закрытия из-за неправильного гистерезиса.

На практике сталкивался, когда меняли шланги на новые, более дорогие и качественные, а они рвались даже чаще старых. Стали разбираться — оказалось, что новый шланг имел чуть меньший внутренний диаметр и другую эластичность стенки, что изменило динамику волны давления в контуре. И эта волна влияла на характер закрытия того самого предохранительного клапана, вызывая его резкие подрагивания. Пришлось перенастраивать клапан под новые условия. После этого ресурс шлангов вышел на нормативный.

Разбор одного конкретного случая из практики

Хочу привести пример с гидравлической станцией крепи. Стояли клапаны, в паспорте которых было указано: давление открытия — 320 бар, давление закрытия — 280 бар. Разница в 40 бар. Всё вроде в норме. Но в работе секции крепи после срабатывания клапана медленно, в течение 10-15 секунд, ?сползали?. Давление в цилиндре не держалось.

Стали проверять. Оказалось, что реальное давление закрытия предохранительного клапана было не 280, а около 260 бар, и достигалось оно только если снижать давление в системе очень-очень плавно. При типичном для работы крепи режиме (резкая нагрузка — сброс — необходимость быстро восстановить усилие) клапан захлопывался только при 240-250 бар. То есть гистерезис был не 40, а 70-80 бар! Это уже серьёзно. За это время цилиндр мог втянуться на несколько сантиметров.

Причина была в конструкции самого клапана. Там была довольно жёсткая пружина на основном золотнике и маленький демпфирующий канал для гашения колебаний. Этот канал слегка засорился мелкой взвесью из жидкости. Он не был забит полностью, но его пропускная способность снизилась. В итоге золотник при закрытии не успевал стабилизироваться и его ?подбрасывало? остаточным давлением, откладывая момент полной посадки в седло. Очистка этого канала (а в идеале — установка фильтра более тонкой очистки на возвратной магистрали) вернула параметры к паспортным.

Вывод: паспортные данные — это данные для идеально чистых условий. На деле нужно замерять параметры в реальном контуре, с рабочей жидкостью и при рабочей температуре. И делать это периодически.

Мысли по подбору и что смотреть в документации

Когда сейчас смотрю на спецификации, например, изучая ассортимент на cx-hydraulic.ru, я уже обращаю внимание не только на номинальное давление и условный проход. Смотрю на графики или хотя бы на указанный допуск по гистерезису. Хороший признак, если производитель прямо пишет: ?давление закрытия — не менее 85% от давления срабатывания? или указывает конкретный диапазон, например, ?275±5 бар?. Это говорит о контроле на производстве.

Для гидравлики крепей, которая является основной специализацией упомянутой компании, это особенно важно. Там клапан работает не в единичном аварийном случае, а в регулярном режиме, как часть системы управления нагрузкой. И его давление закрытия предохранительного клапана должно быть предсказуемым и стабильным на протяжении всего ресурса.

При заказе или подборе аналога теперь всегда задаю вопрос: ?А какое у вас гарантированное отклонение по давлению закрытия от партии к партии??. Если менеджер начинает путаться или говорит, что ?все одинаковые?, это тревожный звоночек. Значит, возможно, этот параметр на выходе не контролируют выборочно. Лучше выбирать тех, кто понимает важность этого, пусть даже их продукция будет чуть дороже. В долгосрочной перспективе это экономит на простое и ремонтах.

В итоге, давление закрытия — это не второстепенная характеристика, а ключевой фактор стабильности и эффективности работы всей гидравлической системы. К нему нужно относиться с тем же вниманием, что и к давлению срабатывания, и требовать от оборудования и от себя чёткого контроля этого параметра в реальных условиях эксплуатации.