Предохранительные клапаны — это автоматические клапаны, которые выпускают вещества (например, газ, пар или жидкость) из котла, сосуда под давлением или другой системы, когда давление или температура превышают заданные пределы. Они спроектированы так, чтобы открываться при определенном давлении и температуре, чтобы обеспечить безопасность и предотвратить возможные несчастные случаи или отказ оборудования.
Основная роль предохранительного клапана — поддерживать давление в безопасных пределах, чтобы предотвратить повреждение оборудования или катастрофические сбои.
Они жизненно важны для безопасности обслуживающего персонала и предотвращения потенциальных опасностей, связанных с избыточным давлением.
Во многих отраслях регулирующие органы требуют, чтобы предохранительные клапаны обеспечивали безопасную и надежную работу систем давления.
Обычные предохранительные клапаны определены в различных стандартах, и общей характеристикой всех них является то, что на их рабочие характеристики влияет противодавление в выпускной системе. Важно признать, что общее противодавление состоит из двух компонентов: наложенного противодавления и накопленного противодавления.
Наложенное противодавление относится к статическому давлению, существующему на выпускной стороне, когда клапан закрыт. С другой стороны, возникающее противодавление представляет собой дополнительное давление, создаваемое на выпускной стороне во время разгрузки клапана. В случае обычного предохранительного клапана на характеристики открытия и заданное значение влияет только наложенное противодавление. Однако комбинированное противодавление изменяет характеристики продувки и величину повторной посадки.
В соответствии со стандартом ASME/ANSI обычные клапаны дополнительно классифицируются по корпусу пружины, вентиляция которого осуществляется на напорную сторону клапана. Если вместо этого корпус пружины вентилируется в атмосферу, любое наложенное противодавление все равно будет влиять на рабочие характеристики. Это различие можно наблюдать на рисунке 9.2.1, где показаны принципиальные схемы клапанов с корпусами пружин, вентилируемыми на напорную сторону клапана и в атмосферу.
Доступен широкий выбор предохранительных клапанов, отвечающих разнообразным требованиям и критериям производительности в различных отраслях промышленности. Более того, национальные стандарты устанавливают несколько различных типов предохранительных клапанов.
Стандарт ASME I и стандарт ASME VIII относятся к применениям, связанным с котлами и сосудами под давлением, а стандарт ASME/ANSI PTC 25.3 относится к предохранительным и предохранительным клапанам. Эти стандарты не только описывают эксплуатационные характеристики, но также определяют различные типы используемых предохранительных клапанов.
Клапан ASME I представляет собой предохранительный предохранительный клапан, соответствующий спецификациям, изложенным в разделе I норм ASME по сосудам под давлением для котлов. Этот клапан предназначен для открытия, когда давление превышает 3% от заданного уровня, и закрытия, когда оно падает в пределах 4%. Обычно он включает в себя два продувочных кольца и может быть идентифицирован по наличию штампа «V», выданного Национальным советом.
С другой стороны, клапан ASME VIII представляет собой предохранительный предохранительный клапан, который соответствует требованиям, указанным в разделе VIII правил ASME для сосудов под давлением для применений с сосудами под давлением. Этот клапан открывается, когда давление превышает 10% от заданного уровня, и закрывается, когда оно падает в пределах 7%. Его можно узнать по наличию штампа «УФ», выданного Национальным советом.
При рассмотрении сил, действующих на диск, в частности на площадь AD, становится очевидным, что необходимая сила для инициирования открытия (которая равна произведению входного давления PV и площади сопла AN) представляет собой комбинацию силы пружины FS. и сила, возникающая в результате противодавления PB на верхней и нижней части диска. Если мы рассмотрим сценарий, в котором корпус пружины вентилируется на выпускной стороне клапана обычного предохранительного клапана ASME), формула для требуемой силы открытия может быть выражена следующим образом:
ПВ х АН = ФС + ПБ х АД – ПБ (АД – АН)
Затем это можно упростить до уравнения
Где:
PV = давление жидкости на входе
AN = Площадь сопла
FS = сила пружины
PB= Противодавление
Следовательно, приложение дополнительного противодавления приводит к увеличению закрывающей силы, и для подъема диска необходимо увеличение входного давления.
Для клапана, оснащенного пружинным корпусом, выходящим в атмосферу, усилие, необходимое для открытия, равно:
Где:
Pv = давление жидкости на входе
An = Площадь сопла
Fs = сила пружины
PB = Противодавление
AD = площадь диска
Следовательно, наложенное противодавление в сочетании с давлением в резервуаре противодействует силе пружины, что приводит к более низкому, чем ожидалось, давлению открытия.
В обоих сценариях важно учитывать влияние значительного наложенного противодавления при разработке системы предохранительных клапанов.
Более того, крайне важно учитывать влияние накопленного противодавления, когда клапан инициирует процесс открытия. В случае обычного предохранительного клапана, у которого корпус пружины вентилируется на напорную сторону клапана, влияние накопленного противодавления можно оценить, обратившись к уравнению А и признав, что, как только клапан начинает открываться, входное давление объединяется установленное давление (PS) и избыточное давление (PO).
Уравнение (PS + PO) x AN = FS + PB x AN, которое упрощается до уравнения
Где:
PS= Давление срабатывания предохранительного клапана
AN = Площадь сопла
FS = сила пружины
PB = Противодавление
PO = избыточное давление
Таким образом, наложенное противодавление взаимодействует с давлением сосуда, противодействуя силе пружины, что приводит к более низкому, чем ожидалось, давлению открытия.
В любом случае при проектировании системы предохранительных клапанов важно учитывать влияние значительного наложенного противодавления на давление срабатывания.
Кроме того, когда клапан начинает процесс открытия, необходимо также учитывать последствия накопленного противодавления. В случае обычного предохранительного клапана с корпусом пружины, вентилируемым на напорную сторону клапана, эффект создаваемого противодавления можно определить, применив уравнение А и учитывая, что входное давление, когда клапан начинает открываться, составляет как заданное давление (PS), так и избыточное давление (PO).
Упрощенное выражение этой зависимости выглядит следующим образом: (PS + PO) x AN = FS + PB x AN, как показано в уравнении C.
Сбалансированные предохранительные клапаны включают в себя механизмы, которые сводят на нет влияние противодавления. Для достижения этой цели можно использовать две фундаментальные конструкции.
Поршневой клапан имеет несколько вариантов, но обычно содержит диск в форме поршня. Движение этого диска ограничено вентилируемой направляющей. Области верхней поверхности поршня (AP) и седла форсунки (AN) намеренно спроектированы одинаково. Такая конструкция гарантирует, что как верхняя, так и нижняя поверхности диска, подвергающиеся противодавлению, имеют равные эффективные площади, тем самым достигается баланс противоположных сил. На следующем рисунке показана вентилируемая пружинная крышка, позволяющая подвергать верхнюю поверхность поршня атмосферному давлению.
При рассмотрении сил, приложенных к поршню, становится ясно, что на этот конкретный клапан больше не влияет какое-либо противодействующее давление.
Где:
PV = давление жидкости на входе
AN = Площадь сопла
FS = сила пружины
PB = Противодавление
AD = площадь диска
AP = площадь поршня
Поскольку AP равен AN, последние два члена уравнения равны по величине и исключаются из уравнения. Следовательно, это упрощается до уравнения
где:
PV = давление жидкости на входе
AN = Площадь сопла
FS= сила пружины
Сбалансированный предохранительный клапан сильфонного типа — это клапан, в котором используется сильфонный механизм для балансировки сил, действующих на диск клапана. Сильфон прикреплен к верхней поверхности диска и направляющей шпинделя и предотвращает влияние противодавления на давление открытия клапана.
Сильфон позволяет воздуху свободно проходить внутрь и наружу при расширении или сжатии. Однако выход из строя сильфона может повлиять на установленное давление и производительность клапана, поэтому должен быть предусмотрен механизм обнаружения любого необычного потока жидкости через вентиляционные отверстия сильфона. Некоторые сильфонные предохранительные клапаны также имеют вспомогательный поршень для противодействия воздействию противодавления в случае выхода из строя сильфона. Эти клапаны обычно используются в критически важных областях нефтяной и нефтехимической промышленности.
Сильфон не только снижает воздействие противодавления, но также изолирует направляющую шпинделя и пружину от агрессивных технологических жидкостей.
Однако сбалансированные предохранительные клапаны сильфонного типа стоят дороже, чем несбалансированные. Они обычно используются, когда коллекторы высокого давления неизбежны или в критических приложениях, требующих точного заданного давления или продувки.
Этот конкретный предохранительный клапан использует саму текучую среду через пилотный клапан для приложения необходимой закрывающей силы к диску предохранительного клапана. Пилотный клапан, по сути, действует как миниатюрный предохранительный клапан.
Существуют два основных варианта предохранительных клапанов с пилотным управлением, а именно мембранный и поршневой.
Мембранный тип обычно подходит для применений с низким давлением и демонстрирует пропорциональное действие, обычно наблюдаемое в предохранительных клапанах, используемых в жидкостных системах. Как следствие, его полезность в паровых системах минимальна, и поэтому он не будет далее обсуждаться в этом документе.
Напротив, клапан поршневого типа включает в себя первичный клапан, оснащенный поршневым закрывающим механизмом (или затвором), а также внешний пилотный клапан. Схема типичного поршневого предохранительного клапана с пилотным управлением представлена на следующем рисунке.
Главный клапан включает в себя поршень и посадочное устройство, сконструированное таким образом, что нижняя площадь поршня, контактирующая с входящей жидкостью, меньше верхней площади. Такая конфигурация гарантирует, что, несмотря на то, что оба конца поршня подвергаются воздействию жидкости при одинаковом давлении, большая верхняя площадь создает большую силу закрытия по сравнению с силой на впуске. Следовательно, возникающая в результате направленная вниз сила прочно удерживает поршень на седле.
В ситуациях, когда входное давление увеличивается, усилие закрытия поршня также увеличивается, тем самым обеспечивая постоянную герметичность закрытия. Однако как только давление на входе достигает заданного заданного давления, пилотный клапан открывается, сбрасывая давление жидкости над поршнем. Из-за пониженного давления жидкости, действующего на верхнюю поверхность поршня, давление на входе создает направленную вверх силу, заставляющую поршень выйти из зацепления с седлом. В результате открывается и главный клапан, позволяя слить технологическую жидкость.
При достаточном снижении входного давления пилотный клапан повторно закрывается, предотвращая дальнейший выброс жидкости из верхней части поршня. Это действие восстанавливает результирующую нисходящую силу, заставляя поршень снова садиться на место.
Предохранительные клапаны с пилотным управлением демонстрируют превосходные характеристики по избыточному давлению и продувке, при этом потенциальная продувка составляет всего 2%. Их использование особенно выгодно, когда требуется узкий диапазон между заданным давлением и рабочим давлением системы. Кроме того, пилотные клапаны доступны в больших размерах, что делает их предпочтительным выбором для предохранительных клапанов, рассчитанных на большую производительность.
Однако важно отметить, что пилотные соединительные трубы с их небольшим диаметром могут быть подвержены закупорке посторонними предметами или скоплением конденсата. Следовательно, такие блокировки могут привести к выходу из строя клапана как в открытом, так и в закрытом положении, в зависимости от места блокировки.
Переключающие предохранительные клапаны позволяют установить два клапана рядом друг с другом, при этом один из них активно работает, а другой изолирован. Такое выгодное расположение обеспечивает бесперебойную работу во время планового технического обслуживания или защиты судна. Примечательно, что конструкция переключающих клапанов обеспечивает беспрепятственный проход при их включении.
Кроме того, переключающие клапаны находят применение при соединении выпускных отверстий предохранительных клапанов, что устраняет необходимость дублирования выпускных трубопроводов. Для обеспечения безопасности работа впускного и выпускного переключающих клапанов должна контролироваться и синхронизироваться. Обычно это достигается за счет системы цепного привода, соединяющей маховики обоих клапанов.
При определении падения давления на входе предохранительного клапана следует внимательно учитывать потерю давления, вызванную переключающим клапаном. Рекомендуется ограничить падение давления до 3% от заданного давления.
Термины «полный подъем», «высокий подъем» и «низкий подъем» относятся к степени перемещения диска при его переходе из закрытого состояния в положение, необходимое для достижения сертифицированной разгрузочной способности. Это движение оказывает прямое влияние на пропускную способность клапана.
Полноподъемный предохранительный клапан обеспечивает достаточный подъем диска, чтобы исключить влияние зоны завесы на зону разгрузки. Следовательно, пропускная способность клапана определяется площадью отверстия, которая возникает, когда диск поднимается как минимум на одну четверть диаметра отверстия. В общих применениях с паром наиболее подходящим выбором часто оказывается обычный полноподъемный предохранительный клапан.
В предохранительном клапане с большим подъемом диск поднимается на минимальное расстояние, эквивалентное одной двенадцатой диаметра отверстия. В результате площадь разгрузки определяется площадью завесы и, в свою очередь, положением диска. Клапаны с высоким подъемом обычно имеют значительно меньшую пропускную способность по сравнению с клапанами с полным подъемом. Выбор полноподъемного клапана с номинальным размером в несколько раз меньше, чем у соответствующего высокомодульного клапана, часто может дать экономическую выгоду. Кроме того, клапаны с высоким подъемом обычно используются со сжимаемыми жидкостями из-за их более пропорционального действия.
В клапанах с малым подъемом диск поднимается только на расстояние, эквивалентное одной двадцать четвертой диаметра отверстия. Здесь площадь нагнетания определяется исключительно положением диска, при этом минимальный подъем приводит к значительно более низкой производительности по сравнению с клапанами с полным или высоким подъемом.
Предохранительный клапан малого подъема — это тип клапана, в котором площадь нагнетания определяется положением диска. С другой стороны, полноподъемный предохранительный клапан не зависит от положения диска при определении зоны выпуска.
Полнопроходной предохранительный клапан спроектирован без выступов в отверстии, что позволяет клапану подниматься настолько, что минимальная площадь в любой секции, в том числе на седле или под ним, становится управляющим отверстием.
В обычном предохранительном клапане корпус пружины вентилируется на стороне нагнетания. Это означает, что изменения противодавления напрямую влияют на эксплуатационные характеристики клапана.
Сбалансированный предохранительный клапан предназначен для минимизации влияния противодавления на рабочие характеристики клапана.
Клапан сброса давления с пилотным управлением сочетает в себе основное предохранительное устройство с самодействующим вспомогательным устройством сброса давления, которое контролирует его работу.
Предохранительный клапан с механическим приводом сочетает в себе основное устройство сброса давления с устройством, для управления которым требуется внешний источник энергии.
Под стандартным предохранительным клапаном понимается клапан, который при открытии достигает необходимой степени подъема для сброса массового расхода при повышении давления, не превышающем 10%. Клапан этого типа работает с выталкивающим действием и иногда его называют «высоким подъемом».
Полноподъемный предохранительный клапан, также известный как предохранительный клапан Vollhub, быстро открывается при повышении давления на 5% после начала подъема, пока не достигнет полного подъема, определенного его конструкцией. Пропорциональный диапазон до быстрого открытия не должен превышать 20%.
Предохранительный клапан с прямой нагрузкой функционирует благодаря открывающей силе под диском клапана, которой противодействует закрывающая сила, такая как пружина или груз.
Пропорциональный предохранительный клапан отличается постоянным открытием по мере увеличения давления. Он не испытывает внезапного открытия в пределах диапазона подъема 10% без сопутствующего повышения давления. Эти предохранительные клапаны обеспечивают необходимый подъем для сброса массового расхода при давлении, не превышающем 10% после открытия.
Мембранный предохранительный клапан представляет собой предохранительный клапан с прямой нагрузкой, в котором линейные движущиеся и вращающиеся элементы, а также пружины защищены от воздействия жидкости диафрагмой.
Сильфонный предохранительный клапан представляет собой предохранительный клапан с прямой нагрузкой, который обеспечивает защиту скользящих и частично или полностью вращающихся элементов, а также пружин от ударов жидкости за счет использования сильфона. Сильфоны могут быть спроектированы так, чтобы компенсировать влияние противодавления.
Управляемый предохранительный клапан состоит из основного клапана и устройства управления. В эту категорию также входят предохранительные клапаны прямого действия с дополнительной нагрузкой, в которых дополнительная сила увеличивает силу закрытия до тех пор, пока не будет достигнуто давление срабатывания.
Этот тип предохранительного клапана противодействует нагрузке, вызванной давлением жидкости под диском клапана, используя только прямое механическое нагружающее устройство, такое как груз, рычаг и груз или пружина.
Вспомогательный предохранительный клапан включает в себя вспомогательный механизм с электроприводом, который позволяет поднимать клапан при давлении ниже установленного давления. Даже в случае выхода из строя вспомогательного механизма он по-прежнему удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к предохранительным клапанам в стандарте.
Пока давление на входе предохранительного клапана не достигнет установленного давления, этот предохранительный клапан обладает дополнительным усилием, усиливающим силу уплотнения.
Предохранительный клапан с пилотным управлением — это тип предохранительного клапана, который функционирует за счет управления и регулирования сброса жидкости из пилотного клапана. Пилотный клапан, в свою очередь, представляет собой предохранительный клапан с прямой нагрузкой, который соответствует положениям стандарта.
| Материал корпуса | Состояние |
| Бронза | Часто используется при изготовлении небольших резьбовых клапанов, предназначенных для общего режима работы в системах пара, воздуха и горячей воды с максимальным номинальным давлением 15 бар. |
| чугун | Он широко используется в клапанах типа ASME, хотя его применение обычно ограничивается пределом давления 17 бар. |
| Литая сталь | Часто выбирается для клапанов высокого давления, подходит для систем, работающих при давлении до 40 бар. |
| Нержавеющая сталь | Нержавеющая сталь используется для работы с коррозионным или чистым паром. |
| Аустенитная нержавеющая сталь | Аустенитная нержавеющая сталь находит свое применение в специализированных применениях, например, в пищевой, фармацевтической промышленности или в производстве чистого пара. |
| Материал уплотнения | Состояние |
| EPDM | Вода |
| витон | Высокотемпературное состояние газа |
| Нитрил | Состояние воздуха и масла |
| Нержавеющая сталь | Стандартный материал, лучше всего подходит для пара. |
| спутниковое | Износостойкий для тяжелых условий |
ASME VIII является частью Кодекса по котлам и сосудам под давлением Американского общества инженеров-механиков (ASME) и содержит подробные рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации предохранительных клапанов в сосудах под давлением. Эти стандарты имеют решающее значение для обеспечения безопасности и надежности оборудования, используемого в промышленности.
Серия 5210 включает обычный предохранительный клапан пружинного типа, а серия 5210B представляет собой предохранительный клапан сильфонного пружинного типа со сбалансированным противодавлением. Они проектируются, производятся и проверяются в соответствии со стандартами API526 и API527. Эти клапаны подходят для воздуха, газа, водяного пара, жидкости и других сред.
Обычный предохранительный клапан пружинного типа серии 5211, 5211B представляет собой предохранительный клапан сильфонного пружинного типа со сбалансированным противодавлением. Это предохранительный клапан большого диаметра, разработанный на основе стандарта API526. Применимо к воздуху, газу, водяному пару, жидкости и другим средам.
Предохранительные клапаны с пилотным управлением серии 5212 в основном используются в нефтегазовой, химической промышленности, электроэнергетике, металлургии и природном газе. Это лучшее устройство защиты от избыточного давления для оборудования, контейнеров или трубопроводов, находящихся под давлением. Допустимое рабочее давление близко к давлению срабатывания предохранительного клапана. Небольшое избыточное давление может быстро привести к тому, что главный клапан полностью откроется. Противодавление не влияет на рабочие характеристики и высоту открытия предохранительного клапана.
Серия 5213 представляет собой обычный предохранительный клапан пружинного типа. Серия 5213B представляет собой сбалансированный поршневой предохранительный клапан. Доступно для фланцевого, резьбового торцевого соединения.
Высокопроизводительный паровой предохранительный клапан серии 5214 подходит для защиты от избыточного давления пара энергетических котлов, прямоточных котлов, подогревателей и другого оборудования и трубопроводов. Разработан и изготовлен в соответствии со стандартами ASME I.
Предохранительный клапан серии 5215 используется в качестве устройства защиты от избыточного давления там, где среду необходимо изолировать в оборудовании для внесения удобрений из полиэстера, этилена, асфальта и карбамида. Модель 5215B представляет собой сильфонную конструкцию, предназначенную для предохранительного клапана с термоизоляционной рубашкой.
Серия 5216 представляет собой сильфонный предохранительный клапан с футеровкой. Основные части клапана, контактирующие со средой, покрыты фторсодержащим материалом. Специальная конструкция сильфона подходит для высококоррозионных условий работы, таких как соленая вода, влажный хлор, соляная кислота, серная кислота и т. д. В соответствии со средними условиями работы футеровка может быть изготовлена из F46, PTFE, PFA и других материалов.
Серия 5217 состоит из переключающего клапана и двух предохранительных клапанов. Предохранительный клапан можно заменить или отремонтировать без остановки устройства. При необходимости можно использовать двойное управление группой переключающих клапанов.
Кованые предохранительные клапаны серии 5218 в основном используются в особых условиях работы, которые невозможно обеспечить с помощью литья стали. В зависимости от средних условий работы футеровка может быть изготовлена из материалов A105, SS304, SS316, Monel, Hastelloy и других материалов.
В этом подробном исследовании рассматривается процесс определения подходящего размера для различных приложений. Он включает формулы для определения размеров в соответствии с AD Merkblatt, DIN, TRD, ASME, API, BS6759 и другими соответствующими стандартами. Исследование также затрагивает более сложные темы, такие как двухфазный поток и перегрев.
Выбор размера предохранительного клапана имеет первостепенное значение для обеспечения его способности эффективно выпускать пар из любого источника, тем самым предотвращая превышение давления внутри защищаемого оборудования максимально допустимого накопленного давления (MAAP). Для достижения этой цели решающее значение имеют правильное расположение и правильная настройка клапана. Кроме того, предохранительный клапан должен иметь соответствующий размер, чтобы обеспечить прохождение необходимого количества пара при требуемом давлении даже при различных сценариях потенциальных неисправностей.
После определения конкретного типа предохранительного клапана, установочного давления и местоположения в системе возникает необходимость расчета требуемой пропускной способности клапана. Этот расчет позволяет определить необходимую площадь и номинальный размер отверстия на основе спецификаций, предоставленных производителем.
Чтобы определить максимальную необходимую производительность, важно учитывать потенциальный расход через все соответствующие ответвления перед клапаном.
В случаях, когда имеется несколько путей потока, подбор предохранительного клапана становится более сложным. В таких ситуациях можно рассмотреть несколько альтернативных методов определения его размера. Следующие альтернативы должны быть тщательно оценены:
1. Выбор предохранительного клапана основан на максимальном расходе на пути потока, где наблюдается наибольший поток.
2. Выбор размера предохранительного клапана с учетом комбинированного потока всех путей потока.
Выбор между этими двумя методами зависит от риска одновременного выхода из строя нескольких устройств. Если существует хотя бы малейшая вероятность такого события, размер клапана должен быть рассчитан на комбинированный поток от вышедших из строя устройств. Однако в случаях, когда риск незначителен, соображения стоимости могут привести к выбору клапана только на основе самого высокого потока повреждения. В конечном счете, ответственность за решение о том, какой метод использовать, лежит на компании, обеспечивающей завод.
Для иллюстрации давайте рассмотрим сосуд под давлением и систему автоматического конденсатоотводчика (APT), изображенные на следующем рисунке. Хотя это маловероятно, существует сценарий, при котором и APT, и редукционный клапан (PRV «A») могут выйти из строя одновременно. В этом случае пропускная способность предохранительного клапана «А» должна будет выдерживать либо аварийную нагрузку от самого большого предохранительного клапана, либо совокупную аварийную нагрузку как от APT, так и от предохранительного клапана «А».
В соответствии с этим документом рекомендуется, чтобы при наличии нескольких путей потока при выборе размеров всех соответствующих предохранительных клапанов всегда учитывалась возможность одновременного отказа клапанов регулирования давления на входе.
Чтобы определить поток неисправностей через клапан сброса давления (PRV) или любой другой клапан или отверстие, важно учитывать следующие факторы:
1. Потенциальное давление неисправности: это значение соответствует заданному давлению, на которое настроен предохранительный клапан на входе.
2. Давление сброса рассматриваемого предохранительного клапана, размер которого определяется.
3. Максимальная производительность (KVS) регулирующего клапана, расположенного выше по потоку, в полностью открытом состоянии.
NWP = нормальное рабочее давление
MAAP= Максимально допустимое суммарное давление
Ps = давление срабатывания предохранительного клапана
PO= избыточное давление предохранительного клапана
PR = Предохранительный клапан сброса давления
В этой системе давление питания ограничивается предохранительным клапаном на входе, настроенным на давление 11.6 бар изб. Поток дефекта через PRV можно рассчитать с помощью уравнения массового расхода пара.
Где:
Ms = аварийная нагрузка (кг/ч)
Kv = индекс полной открытой мощности PRV (Kvs = 6.3)
x = падение давления = (P1 – P2)/P1
P1 = Давление неисправности (принимается как давление срабатывания предохранительного клапана на входе) (бар а)
P2 = Давление сброса предохранительного клапана аппарата (бар а)
P1 = 11.6 бар изб. = 12.6 бар изб.
P2= 4.2 бар изб. = 5.2 бар изб.
Следовательно: Давление dop = (12.6 – 5.2)/12.6 = 0.59.
Итак, мы знаем, что коэффициент давления 0.59 больше, чем 0.42, критическое падение давления происходит на регулирующем клапане, а расход при повреждении рассчитывается следующим образом с использованием формулы в уравнении (e-2):
Мс = 12КвП1 = 12 х 6.3 х 12.6
Следовательно: Ms = 953 кг/ч.
Соответственно, предохранительный клапан должен иметь минимальную производительность 953 кг/ч при настройке 4 бар изб.
После определения аварийной нагрузки обычно достаточно определить размер предохранительного клапана, сверившись с таблицами пропускной способности, предоставленными производителем. Иллюстративную диаграмму пропускной способности можно найти на рисунке f (типичная диаграмма пропускной способности предохранительного клапана). Зная необходимое давление срабатывания и производительность нагнетания, можно выбрать подходящий номинальный размер. В этом случае при давлении срабатывания 4 бари и расходе неисправности 953 кг/ч следует выбрать предохранительный клапан DN32/50, производительностью 1,284 кг/ч.
Пропускная способность SV615 по насыщенному пару в килограммах в час (кг/ч)(рассчитано в соответствии с EN ISO 4126 при избыточном давлении 5%)Пониженный коэффициент расхода (К)=0.71 | ||||||
| Размер клапана Ду | 15/20 | 20/32 | 25/40 | 32/50 | 40/65 | 50/80 |
| Площадь (мм²) | 113 | 314 | 452 | 661 | 1.075 | 1662 |
| Установленное давление (бар изб.) | Производительность насыщенного пара кг/ч | |||||
| 0.5 | 65 | 180 | 259 | 379 | 616 | 953 |
| 1.0 | 87 | 241 | 348 | 508 | 827 | 1278 |
| 1.5 | 109 | 303 | 436 | 638 | 1037 | 1603 |
| 2.0 | 131 | 364 | 524 | 767 | 1247 | 1929 |
| 2.5 | 153 | 426 | 613 | 896 | 1458 | 2254 |
| 3.0 | 175 | 487 | 701 | 1026 | 1668 | 2579 |
| 3.5 | 197 | 549 | 790 | 1155 | 1879 | 2904 |
| 4.0 | 220 | 610 | 878 | 1284 | 2089 | 3230 |
| 4.5 | 242 | 672 | 967 | 1.414 | 2299 | 3555 |
| 5.0 | 264 | 733 | 1055 | 1543 | 2510 | 3880 |
| 5.5 | 286 | 794 | 1144 | 1672 | 2720 | 4205 |
| 6.0 | 308 | 856 | 1232 | 1802 | 2930 | 4530 |
| 6.5 | 330 | 917 | 1321 | 1931 | 3141 | 4856 |
| 7.0 | 352 | 979 | 1409 | 2061 | 3351 | 5181 |
| 7.5 | 374 | 1.040 | 1497 | 2190 | 3561 | 5506 |
| 8.0 | 396 | 1102 | 1586 | 2319 | 3772 | 5831 |
В случаях, когда таблицы размеров отсутствуют или недостаточны для конкретных жидкостей или условий, таких как противодавление, высокая вязкость или двухфазный поток, возникает необходимость рассчитать минимальную необходимую площадь отверстия. Соответствующие руководящие стандарты, такие как ASME/API RP 520 и EN ISO 4126, содержат рекомендации по методам достижения этой цели.
Эти методы основаны на коэффициенте расхода, который представляет собой измеренную производительность по отношению к теоретической производительности сопла с эквивалентным проходным сечением.
где:
Kd = коэффициент расхода
Коэффициент расхода зависит от диапазона предохранительных клапанов и определяется и утверждается производителем. Если клапан одобрен независимой организацией, ему присваивается сертифицированный коэффициент расхода.
Для получения пониженного коэффициента расхода аттестованный коэффициент часто умножают на коэффициент запаса 0.9. Этот пониженный коэффициент обозначается как Kdr = Kd x 0.9.
При расчете необходимой площади отверстия стандартными методами следует учитывать следующие соображения:
Поток газа или пара через отверстие, например, проходное сечение предохранительного клапана, увеличивается по мере уменьшения давления на выходе. Это соотношение сохраняется до тех пор, пока не будет достигнуто критическое давление, приводящее к критическому расходу. За пределами этой точки дальнейшее снижение давления на выходе не приведет к увеличению расхода. Уравнение (g-1) представляет критическое соотношение давлений, которое существует между критическим давлением и фактическим давлением сброса для газов, проходящих через предохранительные клапаны.
где:
PB = критическое противодавление (бар а)
P1 = фактическое давление сброса (бар а)
k = коэффициент изэнтропии газа или пара в условиях сброса
Чтобы правильно подобрать размер клапана, важно заранее определить расчетное избыточное давление. Недопустимо рассчитывать пропускную способность клапана с использованием избыточного давления ниже того, которое используется для определения коэффициента расхода. Однако допускается использование более высокого значения избыточного давления. В случае полноподъемных клапанов типа DIN расчетный подъем должен достигаться при избыточном давлении 5 %, но для определения размеров можно использовать значение избыточного давления 10 %.
Минимально необходимую площадь отверстия предохранительного клапана можно определить с помощью методов, изложенных в широко используемых национальных стандартах.
В частности, стандарты ASME и рекомендации API RP 520 предоставляют формулы, позволяющие рассчитать эту площадь. Для паровых применений для этой цели следует использовать уравнение (h-1).
Где:
Ao = Требуемая эффективная площадь разгрузки (дюйм2)
M = Требуемый массовый расход через клапан (фунт/ч)
PR = Давление сброса выше по потоку (фунты на квадратный дюйм а)
Kd = эффективный коэффициент расхода (указан производителем)
KsH = поправочный коэффициент перегрева
| Установленное давление (фунты на квадратный дюйм г) | Температура (° F) | |||||||||
| 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1 000 | 1 100 | 1 200 | |
| 15 | 1 | 0.98 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 20 | 1 | 0.98 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 40 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.74 | 0.72 | 0.7 |
| 60 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 80 | 1 | 0.99 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 100 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.84 | 0.81 | 0.77 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 120 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.84 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 140 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 160 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 180 | 1 | 0.99 | 0.94 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 200 | 1 | 0.99 | 0.95 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 220 | 1 | 0.99 | 0.95 | 0.89 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 |
| 240 | 1 | 0.95 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 260 | 1 | 0.95 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 280 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 300 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.85 | 0.81 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 350 | 1 | 0.96 | 0.9 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 400 | 1 | 0.96 | 0.91 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.72 | 0.7 | |
| 500 | 1 | 0.96 | 0.92 | 0.86 | 0.82 | 0.78 | 0.75 | 0.73 | 0.7 | |
| 600 | 1 | 0.97 | 0.92 | 0.87 | 0.82 | 0.79 | 0.75 | 0.73 | 0.7 | |
| 800 | 1 | 0.95 | 0.88 | 0.83 | 0.79 | 0.76 | 0.73 | 0.7 | ||
| 1 000 | 1 | 0.96 | 0.89 | 0.84 | 0.78 | 0.76 | 0.73 | 0.71 | ||
| 1 250 | 1 | 0.97 | 0.91 | 0.85 | 0.8 | 0.77 | 0.74 | 0.71 | ||
| 1 500 | 1 | 1 | 0.93 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.74 | 0.71 | ||
Чтобы определить минимальную площадь отверстия, необходимую для предохранительного клапана, работающего с сухим насыщенным паром (с долей сухости более 0.98) и перегретым паром при критических условиях расхода, следует использовать уравнение (h-2).
Пожалуйста, обратитесь к уравнению (h-3) для расчета минимальной площади отверстия, необходимой для предохранительного клапана в системах с влажным паром, где возникает критический расход. Важно отметить, что влажный пар должен иметь долю сухости более 0.9.
где:
A = Площадь потока (не площадь завесы), мм2
M = Массовый расход (кг/ч)
C = функция показателя изэнтропы
Kdr = Сертифицированный пониженный коэффициент расхода (от производителя)
Po = Давление сброса (бар а)
Vg = Удельный объем при давлении и температуре сброса (м3/кг) (из таблиц пара)
x = доля сухости влажного пара
| k | Cg |
| 0.4 | 1.647 |
| 0.41 | 1.665 |
| 0.42 | 1.682 |
| 0.43 | 1.7 |
| 0.44 | 1.717 |
| 0.45 | 1.733 |
| 0.46 | 1.75 |
| 0.47 | 1.766 |
| 0.48 | 1.782 |
| 0.49 | 1.798 |
| 0.5 | 1.813 |
| 0.51 | 1.829 |
| 0.52 | 1.844 |
| 0.53 | 1.858 |
| 0.54 | 1.873 |
| 0.55 | 1.888 |
| 0.56 | 1.902 |
| 0.57 | 1.916 |
| 0.58 | 1.93 |
| 0.59 | 1.944 |
| 0.6 | 1.957 |
| 0.61 | 1.971 |
| 0.62 | 1.984 |
| 0.63 | 1.997 |
| 0.64 | 2.01 |
| 0.65 | 2.023 |
| 0.66 | 2.035 |
| 0.67 | 2.048 |
| 0.68 | 2.06 |
| 0.69 | 2.072 |
| 0.7 | 2.084 |
| 0.71 | 2.096 |
| 0.72 | 2.108 |
| 0.73 | 2.12 |
| 0.74 | 2.131 |
| 0.75 | 2.143 |
| 0.76 | 2.154 |
| 0.77 | 2.165 |
| 0.78 | 2.17 |
| 0.79 | 2.187 |
| 0.8 | 2.198 |
| 0.81 | 2.209 |
| 0.82 | 2.219 |
| 0.83 | 2.23 |
| 0.84 | 2.24 |
| 0.85 | 2.251 |
| 0.86 | 2.261 |
| 0.87 | 2.271 |
| 0.88 | 2.281 |
| 0.89 | 2.291 |
| 0.9 | 2.301 |
| 0.91 | 2.311 |
| 0.92 | 2.32 |
| 0.93 | 2.33 |
| 0.94 | 2.339 |
| 0.95 | 2.349 |
| 0.96 | 2.358 |
| 0.97 | 2.367 |
| 0.98 | 2.376 |
| 0.99 | 2.386 |
| 1 | 2.401 |
| 1.01 | 2.404 |
| 1.02 | 2.412 |
| 1.03 | 2.421 |
| 1.04 | 2.43 |
| 1.05 | 2.439 |
| 1.06 | 2.447 |
| 1.07 | 2.456 |
| 1.08 | 2.464 |
| 1.09 | 2.472 |
| 1.1 | 2.481 |
| 1.11 | 2.489 |
| 1.12 | 2.497 |
| 1.13 | 2.505 |
| 1.14 | 2.513 |
| 1.15 | 2.521 |
| 1.16 | 2.529 |
| 1.17 | 2.537 |
| 1.18 | 2.545 |
| 1.19 | 2.553 |
| 1.2 | 2.56 |
| 1.21 | 2.568 |
| 1.22 | 2.57 |
| 1.23 | 2.583 |
| 1.24 | 2.591 |
| 1.25 | 2.598 |
| 1.26 | 2.605 |
| 1.27 | 2.613 |
| 1.28 | 2.62 |
| 1.29 | 2.627 |
| 1.3 | 2.634 |
| 1.31 | 2.641 |
| 1.32 | 2.649 |
| 1.33 | 2.656 |
| 1.34 | 2.663 |
| 1.35 | 2.669 |
| 1.36 | 2.676 |
| 1.37 | 2.683 |
| 1.38 | 2.69 |
| 1.39 | 2.697 |
| 1.4 | 2.703 |
| 1.41 | 2.71 |
| 1.42 | 2.717 |
| 1.43 | 2.723 |
| 1.44 | 2.73 |
| 1.45 | 2.736 |
| 1.46 | 2.743 |
| 1.47 | 2.749 |
| 1.48 | 2.755 |
| 1.49 | 2.762 |
| 1.5 | 2.768 |
| 1.51 | 2.774 |
| 1.52 | 2.78 |
| 1.53 | 2.786 |
| 1.54 | 2.793 |
| 1.55 | 2.799 |
| 1.56 | 2.805 |
| 1.57 | 2.811 |
| 1.58 | 2.817 |
| 1.59 | 2.823 |
| 1.6 | 2.829 |
| 1.61 | 2.843 |
| 1.62 | 2.84 |
| 1.63 | 2.846 |
| 1.64 | 2.852 |
| 1.65 | 2.858 |
| 1.66 | 2.863 |
| 1.67 | 2.869 |
| 1.68 | 2.874 |
| 1.69 | 2.88 |
| 1.7 | 2.886 |
| 1.71 | 2.891 |
| 1.72 | 2.897 |
| 1.73 | 2.902 |
| 1.74 | 2.908 |
| 1.75 | 2.913 |
| 1.76 | 2.918 |
| 1.77 | 2.924 |
| 1.78 | 2.929 |
| 1.79 | 2.934 |
| 1.8 | 2.94 |
| 1.81 | 2.945 |
| 1.82 | 2.95 |
| 1.83 | 2.955 |
| 1.84 | 2.96 |
| 1.85 | 2.965 |
| 1.86 | 2.971 |
| 1.87 | 2.976 |
| 1.88 | 2.981 |
| 1.89 | 2.986 |
| 1.9 | 2.991 |
| 1.91 | 2.996 |
| 1.92 | 3.001 |
| 1.93 | 3.006 |
| 1.94 | 3.01 |
| 1.95 | 3.015 |
| 1.96 | 3.02 |
| 1.97 | 3.025 |
| 1.98 | 3.03 |
| 1.99 | 3.034 |
| 2 | 3.039 |
| 2.01 | 3.044 |
| 2.02 | 3.049 |
| 2.03 | 3.053 |
| 2.04 | 3.058 |
| 2.05 | 3.063 |
| 2.06 | 3.067 |
| 2.07 | 3.072 |
| 2.08 | 3.076 |
| 2.09 | 3.081 |
| 2.1 | 3.085 |
| 2.11 | 3.09 |
| 2.12 | 3.094 |
| 2.13 | 3.099 |
| 2.14 | 3.103 |
| 2.15 | 3.107 |
| 2.16 | 3.112 |
| 2.17 | 3.116 |
| 2.18 | 3.121 |
| 2.19 | 3.125 |
| 2.2 | 3.129 |
Важные соображения при установке предохранительных клапанов включают правила обращения, условия установки, конфигурацию трубопроводов, маркировку и шумовые соображения.
Герметичность седла предохранительного клапана имеет большое значение в процессе выбора и установки. Недостаточная герметичность седла может привести к постоянной потере жидкости в системе, а также к ухудшению качества уплотнительных поверхностей, что приводит к преждевременному подъему клапана.
На герметичность седла влияют три основных фактора: характеристики предохранительного клапана, используемый метод установки и работа предохранительного клапана.
Что касается характеристик предохранительного клапана, то для обеспечения удовлетворительного закрытия клапана с металлическим седлом уплотнительные поверхности должны обладать высокой степенью плоскостности и превосходным качеством поверхности. Диск должен шарнирно соприкасаться со штоком, не подвергаясь чрезмерному трению со стороны направляющей штока. Для клапана с металлическим седлом приемлемое закрытие обычно требует шероховатости поверхности 0.5 мкм и уровня плоскостности двух оптических световых полос. Кроме того, сопрягаемые и уплотнительные поверхности должны обладать высокой износостойкостью, чтобы продлить срок службы клапана.
В отличие от обычных запорных клапанов, закрывающая сила, действующая на диск в предохранительном клапане, относительно невелика из-за минимальной разницы между давлением системы на диск и противодействующей силой пружины.
В некоторых случаях в диски клапана встроены упругие или эластомерные уплотнения для улучшения перекрытия. Однако важно отметить, что мягкие уплотнения часто более уязвимы к повреждениям по сравнению с металлическими седлами.
Во время установки предохранительного клапана повреждение седла может произойти, когда клапан первоначально поднимается в рамках общей процедуры ввода в эксплуатацию установки, главным образом из-за того, что в системе часто присутствует грязь и мусор. Промывка системы перед установкой клапана и обеспечение установки клапана в месте, где не может скапливаться грязь, накипь и мусор, помогают предотвратить прохождение посторонних веществ через клапан.
Для паровых применений крайне важно свести к минимуму возможность утечки, расположив клапан таким образом, чтобы предотвратить скопление конденсата на стороне входа диска. Этого можно добиться, установив предохранительный клапан над паровой трубой, как показано на рисунке (h-4).
Утечка может произойти из-за наличия грязи или окалины на посадочной поверхности. Обычно это происходит во время периодического подъема, требуемого страховыми компаниями и программами планового технического обслуживания. Подняв рычаг, можно удалить грязь с посадочной поверхности.
Большинство проблем с утечками седла предохранительного клапана возникает после первоначального этапа производства и испытаний. Эти проблемы обычно возникают из-за повреждений во время транспортировки, иногда из-за неправильного использования и загрязнения или в результате неправильной установки.
Большинство стандартов на предохранительные клапаны не содержат подробных параметров отключения. Однако для тех, кто это делает, требования и рекомендуемые процедуры испытаний обычно основаны на широко используемом стандарте API 527 в отрасли предохранительных клапанов.
Для проверки клапанов, настроенных на воздух, необходимо перекрыть все вторичные пути утечки, поддерживая клапан на уровне 90 % от установленного давления воздуха (см. Рисунок h-6). Выход предохранительного клапана подсоединен к трубе с внутренним диаметром 6 мм, конец которой расположен на 12.7 мм ниже поверхности воды, содержащейся в подходящем прозрачном сосуде. Измеряют количество пузырьков, выходящих из этой трубки в минуту. Для клапанов, настроенных на давление ниже 70 бар изб., критерием приемки в большинстве случаев является 20 пузырьков в минуту.
При работе с клапанами, предназначенными для работы с паром или водой, важно оценить скорость утечки, используя соответствующую среду. В случае пара крайне важно обеспечить отсутствие видимых утечек на черном фоне в течение одной минуты после трехминутного периода стабилизации. Однако для воды существует небольшой допуск на утечку, который зависит от площади отверстия. Этот припуск составляет 10 мл в час на дюйм номинального диаметра входного отверстия.
Учитывая потенциально трудоемкий характер вышеупомянутой процедуры, производители обычно используют альтернативные методы тестирования. Один из таких методов предполагает использование точного оборудования для измерения расхода, которое откалибровано в соответствии с параметрами, указанными в API 527.
Раздел VIII Кодекса ASME (Американского общества инженеров-механиков) по котлам и сосудам под давлением (BPVC) посвящен проектированию, изготовлению и техническому обслуживанию сосудов под давлением и котлов. Он включает конкретные требования и рекомендации для предохранительных клапанов, которые имеют решающее значение для обеспечения безопасной эксплуатации сосудов под давлением. Вот ключевые аспекты ASME VIII, касающиеся предохранительных клапанов:
Давление срабатывания – это давление, при котором предохранительный клапан начинает открываться. ASME VIII требует, чтобы предохранительные клапаны открывались при давлении, не превышающем максимально допустимое рабочее давление (MAWP) сосуда. Избыточное давление — это увеличение давления по сравнению с заданным давлением, обычно на небольшой процент, позволяющее клапану полностью открыться.
Предохранительные клапаны должны иметь достаточную мощность для сброса всего пара или жидкости, которые могут вырабатываться сосудом, для поддержания давления на уровне МДРД или ниже него. Размер предохранительного клапана имеет решающее значение и должен рассчитываться на основе конкретных формул и условий.
Это относится к увеличению давления сверх максимально допустимого давления резервуара при сбросе давления из предохранительного клапана. Накопление ограничивается стандартом ASME VIII, чтобы гарантировать, что сосуд сможет выдерживать давление до тех пор, пока клапан не вернется в закрытое положение.
Разница между давлением срабатывания, при котором клапан открывается, и давлением, при котором он повторно закрывается. Продувка предотвращает вибрацию предохранительного клапана – он быстро открывается и закрывается.
ASME VIII предъявляет особые требования к установке предохранительных клапанов, включая их ориентацию (они должны быть установлены вертикально), а также отсутствие промежуточных запорных клапанов между предохранительным клапаном и резервуаром.
Предохранительные клапаны необходимо регулярно проверять и тестировать, чтобы убедиться, что они правильно работают при заданном давлении и находятся в хорошем состоянии. Сюда входят как стендовые испытания (за пределами судна), так и испытания на месте (на судне).
Материалы, используемые для предохранительных клапанов, должны соответствовать технологической жидкости и условиям эксплуатации. Конструкция должна обеспечивать надежность и долговечность в условиях эксплуатации.
На предохранительных клапанах должна быть четко обозначена установочное давление, максимальное рабочее давление, производительность, название производителя и другие важные данные. Они также должны соответствовать стандартам сертификации и качества, изложенным в ASME VIII.
Регулярное техническое обслуживание имеет решающее значение для работы предохранительного клапана. Сюда входит периодическая проверка, очистка и замена деталей по мере необходимости. Правильное техническое обслуживание гарантирует, что клапан будет работать должным образом в условиях избыточного давления.
В отраслях, где химические вещества обрабатываются под высоким давлением, соблюдение требований ASME VIII имеет решающее значение для предотвращения инцидентов, связанных с избыточным давлением.
Предохранительные клапаны, разработанные в соответствии со стандартами ASME VIII, необходимы в нефтегазовой промышленности, особенно на морских буровых установках и нефтеперерабатывающих заводах.
На электростанциях, особенно на тех, где используются паровые турбины, предохранительные клапаны должны соответствовать этим стандартам для безопасной работы с паром высокого давления.
Предохранительные клапаны должны быть изготовлены из инертных и легко очищаемых материалов, а их конструкция должна предотвращать любое загрязнение фармацевтической продукции.
Предохранительные клапаны в пищевой промышленности и производстве напитков должны соответствовать высоким стандартам гигиены, быть изготовлены из соответствующих материалов и способны выдерживать определенные давления и температуры, возникающие при обработке и хранении пищевых продуктов.
Предохранительные клапаны для морской промышленности специально разработаны для работы в суровых морских условиях, ограниченном пространстве, соблюдении нормативных требований и необходимости обеспечения высокой надежности и низких затрат на техническое обслуживание.
В целлюлозно-бумажной промышленности предохранительные клапаны должны быть очень устойчивы к коррозии и истиранию из-за воздействия химикатов и твердых частиц, способны выдерживать высокие перепады давления и температуры и соответствовать отраслевым нормам безопасности и охраны окружающей среды.
Предохранительные клапаны в горнодобывающей промышленности должны быть очень прочными, способными выдерживать суровые и потенциально абразивные среды и соответствовать строгим стандартам безопасности, чтобы обеспечить надежную защиту от избыточного давления в таком оборудовании, как системы сжатого воздуха, химические технологические установки и гидравлические системы.
При очистке воды и сточных вод предохранительные клапаны должны быть очень устойчивы к коррозии, способны работать с различными типами жидкостей и соответствовать нормам охраны окружающей среды и здравоохранения, обеспечивая надежный контроль давления в различных процессах очистки.
В системах HVAC предохранительные клапаны должны быть спроектированы так, чтобы надежно работать в условиях изменяющейся температуры и давления, обеспечивая защиту от избыточного давления и будучи совместимыми с хладагентами, используемыми в системе.
В криогенике предохранительные клапаны должны быть спроектированы так, чтобы надежно работать при экстремально низких температурах, с использованием материалов и уплотнений, способных выдерживать такие условия без потери своей целостности и функциональности.
Предохранительные клапаны в аэрокосмической и оборонной промышленности должны быть исключительно надежными, точно откалиброванными для определенных диапазонов давления и изготовленными из материалов, способных выдерживать экстремальные температуры, давления и агрессивные среды, а также соответствовать строгим аэрокосмическим стандартам безопасности и производительности.
Предохранительные клапаны являются важнейшими компонентами различных промышленных систем, обеспечивая безопасность и эффективность работы. Вот некоторые часто задаваемые вопросы (FAQ) о предохранительных клапанах:
Предохранительный клапан представляет собой автоматическое устройство сброса давления, срабатывающее под действием статического давления перед клапаном. Он предназначен для быстрого открытия (выталкивающего действия) для предотвращения небезопасного повышения давления внутри системы, обычно используемой для работы с газом или паром.
Предохранительные клапаны работают, сбрасывая избыточное давление из системы, когда оно достигает заранее определенного предела. Клапан открывается, когда сила давления жидкости (газа, пара или жидкости) превышает противодействующую силу пружины или груза. Как только давление падает до безопасного уровня, клапан автоматически закрывается.
Предохранительные клапаны следует периодически проверять, чтобы убедиться в их правильном функционировании. Частота испытаний зависит от применения клапана, условий эксплуатации и нормативных требований. Обычно рекомендуется проводить тесты ежегодно.
Давление срабатывания, также известное как давление открытия, представляет собой заданное давление, при котором предохранительный клапан начинает открываться в рабочих условиях.
Нет, предохранительные клапаны предназначены для конкретных сред (газа, пара или жидкости) и условий эксплуатации. Использование предохранительного клапана для неподходящей среды может привести к неисправности или выходу из строя.
Производительность предохранительного клапана определяется на основе максимально допустимого рабочего давления системы (MAWP), типа жидкости, характеристик потока и коэффициента расхода клапана.
Продувка — это разница между давлением срабатывания, при котором клапан открывается, и давлением возврата, при котором клапан закрывается, обычно выражается в процентах от давления срабатывания.
Общие проблемы включают утечку седла, неправильный размер, вибрацию клапана и выход из строя сильфона. Для решения этих проблем необходимы регулярное техническое обслуживание и осмотр.
Выбор включает в себя рассмотрение таких факторов, как тип жидкости, рабочее давление и температура, пропускная способность и требования к конструкции системы. Соблюдение соответствующих стандартов (например, API, ISO) также имеет решающее значение.
Во многих промышленных применениях, особенно в системах, находящихся под давлением, таких как котлы и химические заводы, предохранительные клапаны являются обязательными для соблюдения правил техники безопасности.
Вот упрощенное руководство по устранению неполадок предохранительных клапанов от THINKTANK, оно поможет вам быстро диагностировать и решать распространенные проблемы.
Вопрос | ВозможноеПричины | Предлагаемые действия |
|---|---|---|
| Клапан не открывается при заданном давлении | – Неправильное установленное давление – Засорение впускного или выпускного отверстия – Прилипание из-за коррозии или мусора | – Повторно откалибровать заданное давление – Осмотр и устранение засоров. – Очистите и смажьте движущиеся части. |
| Клапан протекает или не закрывается полностью | – Повреждение сиденья – Посторонние частицы на сиденье – Весенняя усталость или повреждение | – Осмотр и ремонт сиденья. – Очистите седло и диск. – Заменить или отрегулировать пружину. |
| Чрезмерная продувка | – Неправильная настройка продувки. – Изношено седло или диск – Неправильно установлен клапан. | – Отрегулировать настройку продувки – Осмотр и замена изношенных деталей. – Установите или установите клапан на место правильно. |
| Преждевременное открытие | – Установленное давление слишком низкое – Колебания давления в системе – Механические вибрации | – Отрегулировать заданное давление – Стабилизировать давление в системе – Изолировать клапан от вибраций |
| Болтовня | – Клапан слишком большого размера для данного применения. – Высокое противодавление – Недостаточное натяжение пружины. | – Измените размер или замените клапан на правильный. – Уменьшить противодавление – Отрегулировать натяжение пружины |
| Быстрый Велоспорт | – Колебания давления в системе – Клапан неправильного размера. – Неисправность сильфона (если применимо) | – Стабилизировать давление в системе – Изменение размера клапана – Осмотрите и замените сильфоны. |
| Необычный шум | – Турбулентность нагнетания – Механический резонанс – Поврежденные компоненты клапана | – Проверить путь выпуска – Отрегулировать установку клапана – Заменить поврежденные детали |
| Внешняя утечка | – Неисправность прокладки – Ослабленные фланцы или фитинги – Коррозия или эрозия | — Заменить прокладки – Затянуть фланцы и фитинги. – Осмотр и устранение коррозии. |
| Проверить товар | Класс качества предохранительного клапана | |||||||
| Квалифицированный продукт | Первоклассный продукт | Превосходный продукт | ||||||
| Гидравлические испытания Shell | Тестовая среда | Вода | ||||||
| Испытательное давление (МПа) | Разработано и изготовлено согласно стандарту GB/T 12241. | Значение испытательного давления на входе в 1.5 раза превышает расчетное давление на входе, а значение испытательного давления на выходе в 1.5 раза превышает максимальное противодавление на выходе. | ||||||
| Разработано и изготовлено согласно стандарту NB/T 47063. | Значение испытательного давления на входе в 1.5 раза превышает расчетное давление на входе, а значение испытательного давления на выходе в 1.5 раза превышает максимально допустимое рабочее давление при температуре 38°С для номинального давления выходного фланца. | |||||||
| Продолжительность (где «t» — время, указанное для проверки продолжительности в GB/T 12241 или NB/T 47063) | ≥ т | ≥ 2т | ≥ 3т | |||||
| Критерии приема | Отсутствие видимых утечек и структурных повреждений. | |||||||
| Тест производительности | Средство тестирования производительности | Паровой клапан | Насыщенный пар | |||||
| клапан газа | Воздух или азот | |||||||
| Жидкостный клапан | Вода | |||||||
| Установленное давление и отклонение | Установленное давление Ps (МПа) | Установите давление, как указано в контракте | ||||||
| Установить отклонение давления | Предохранительный клапан для сосудов под давлением и трубопроводов | Пс≤0.5 | ± 0.015 | |||||
| Пс>0.5 | ±3%Пс | ±2.7%Пс | ±2.4%Пс | |||||
| Предохранительный клапан для паровых котлов | Пс≤0.5 | ± 0.015 | ||||||
| 0.5<Пс≤2.3 | ±3%Пс | ±2.7%Пс | ±2.4%Пс | |||||
| 2.3<Пс≤7.0 | ± 0.07 | ± 0.063 | ± 0.056 | |||||
| Пс>7.0 | ±1%Пс | ±0.9%Пс | ±0.8%Пс | |||||
| Избыточное давление | Предохранительный клапан для пара | Предохранительный клапан для котлов | 3% | 2% | 1% | |||
| Предохранительный клапан для другого парового оборудования | 3% | |||||||
| Предохранительный клапан для газа | 10% | |||||||
| Предохранительный клапан для жидкости | 20% | 12% | 10% | |||||
| Перепад давления открытия и закрытия (МПа) | Предохранительный клапан для паровых котлов | ≤7%Пс | ≤6%Пс | ≤4%Пс | ||||
| Предохранительный клапан для прямоточных котлов, подогревателей и другого парового оборудования | Пс≤0.4 | ≤0.04 | ||||||
| Пс>0.4 | ≤10%Пс | ≤8%Пс | ≤6%Пс | |||||
| Предохранительный клапан для газа | Пс≤0.2 | ≤0.03 | ||||||
| Пс>0.2 | ≤15%Пс | ≤10%Пс | ≤7%Пс | |||||
| Предохранительный клапан для жидкости | Пс≤0.3 | ≤0.06 | ||||||
| Пс>0.3 | ≤20%Пс | ≤17%Пс | ≤15%Пс | |||||
| Высота подъема | Должен соответствовать требованиям GB/T 12243 и спецификациям производителя. | |||||||
| Механические характеристики | Работа предохранительного клапана должна быть стабильной, без вибраций, дребезжания, заеданий и вредных вибраций. | |||||||
| Количество непрерывных повторений | 3 | |||||||
| Проверить товар | Класс качества предохранительного клапана | |||||||
| Квалифицированный продукт | Первоклассный продукт | Превосходный продукт | ||||||
| Тест производительности | Испытание на герметичность | Предохранительный клапан для пара | Испытательное давление (МПа) | Пс≤0.3 | ПС-0.03 | |||
| Пс>0.3 | Предохранительный клапан для котлов | 90%пс | 93%пс | 96%пс | ||||
| Предохранительный клапан для другого парового оборудования | 90%пс | |||||||
| Критерии приема | Осмотрите выпускной конец клапана визуально или прислушавшись. Если утечки не обнаружено, герметичность считается удовлетворительной. | |||||||
| Предохранительный клапан для газа | Испытательное давление (МПа) | Пс≤0.3 | ПС-0.03 | |||||
| Пс>0.3 | 90%пс | |||||||
| Максимально допустимая скорость утечки*: количество пузырьков в минуту (диаметр пути потока ≤16 мм) | Пс≤6.9 | 40 | 20 | 10 | ||||
| 6.9<Пс≤10.3 | 60 | 30 | 10 | |||||
| 10.3<Пс≤13.8 | 80 | 40 | 15 | |||||
| 13.8<Пс≤17.2 | 100 | 50 | 20 | |||||
| 17.2<Пс≤20.7 | 100 | 50 | 20 | |||||
| 20.7<Пс≤41.4 | 100 | 50 | 25 | |||||
| Максимально допустимая скорость утечки*: количество пузырьков в минуту (диаметр пути потока >16 мм) | Пс≤6.9 | 20 | 12 | 10 | ||||
| 6.9<Пс≤10.3 | 30 | 15 | 10 | |||||
| 10.3<Пс≤13.8 | 40 | 20 | 10 | |||||
| 13.8<Пс≤17.2 | 50 | 25 | 10 | |||||
| 17.2<Пс≤20.7 | 60 | 30 | 15 | |||||
| 20.7<Пс≤27.6 | 80 | 40 | 20 | |||||
| 27.6<Пс≤41.4 | 100 | 50 | 20 | |||||
| Предохранительный клапан для жидкости | Испытательное давление (МПа) | Пс≤0.3 | ПС-0.03 | |||||
| Пс>0.3 | 90%пс | |||||||
| Тестовая среда | Вода | |||||||
| Максимально допустимая скорость утечки*: см3/ч | Ду<25мм | 10 | 9 | 8 | ||||
| Ду≥25 мм | 10x(Ду/25) | 9x(Ду/25) | 8x(Ду/25) | |||||
| Примечание*: Для предохранительных клапанов с неметаллическими уплотнениями, используемых для газов и жидкостей, скорость утечки должна составлять отсутствие утечки в течение 1 минуты. | ||||||||
| Критерии приемлемости теста производительности | В пределах необходимого числа непрерывных повторений все показатели эксплуатационных характеристик и пломба после непрерывных испытаний должны соответствовать соответствующим классным требованиям. | |||||||
Избегайте вашего запроса, это задержка ответа, пожалуйста, введите свой WhatsApp/Вечат/Скайп вместе с сообщением, чтобы мы могли связаться с вами в первый раз.
Мы ответим вам в течение 24 часов. Если у вас срочный случай, добавьте WhatsApp: +86 185 1656 9221 или WeChat: +86 199 2125 0077. или позвоните напрямую по номеру +86 189 5813 8289.
Мы ответим вам в течение 24 часов. В случае срочности добавьте WhatsApp: +86 199 2125 0077 или WeChat: +86 199 2125 0077. Или позвоните напрямую по телефону +86 189 5813 8289.
