Што робіць клапан ціску?

2024-09-20

Кіраўніцтва клапана ціску

Клапаны пад ціскам - гэта неабходныя прылады бяспекі, якія кантралююць, рэгулююць і здымаюць ціск у сістэмах вадкасці. Гэта ўсёабдымнае кіраўніцтва ахоплівае клапаны для зняцця ціску, зменлівыя клапаны, рэгулятары ціску і прылады кантролю ціску ў прамысловых дадатках.

Кантроль ціску мае вырашальнае значэнне ў любой сістэме, якая апрацоўвае вадкасці або газы пад ціскам. Незалежна ад таго, што вы маеце справу з паравымі катламі, гідраўлічнымі сістэмамі або сеткамі размеркавання вады, клапаны ціску служаць механізмам першаснай бяспекі, прадухіляючы катастрафічныя збоі і аптымізацыю працы сістэмы.

Што такое клапан ціску? (Вызначэнне і асноўныя функцыі)

Клапан пад ціскам - гэта аўтаматычнае прылада кіравання патокам, прызначанае для рэгулявання ціску ў сістэме, адкрываючы, каб вызваліць залішні ціск або закрыць для падтрымання стабільных умоў працы. Гэтыя клапаны кіравання ціскам функцыянуюць як прылады бяспекі, так і аптымізатары прадукцыйнасці.

Асноўныя функцыі:

Рэгуляванне ціску:Падтрымлівае ціск сістэмы ў зададзеных межах
Абарона празмернага ціску:Прадухіляе пашкоджанне абсталявання, вызваліўшы залішняе ціск
Кантроль патоку:Наладжвае паток вадкасці для аптымізацыі эфектыўнасці сістэмы
Забеспячэнне бяспекі:Дзейнічае як апошняя лінія абароны ад няўдач, звязаных з ціскам

Тэхнічнае вызначэнне:

Згодна з раздзелам I BPVC ASME, прылада для зняцця ціску - гэта "прылада, якое прыводзіцца ў дзеянне статычным ціскам на ўваходзе і прызначаны для адкрыцця падчас экстраных або ненармальных умоў, каб прадухіліць павышэнне ўнутранага ціску вадкасці звыш вызначанага значэння".

Як працуюць клапаны кіравання ціскам: тэхнічныя прынцыпы

Асноўны механізм працы

Клапаны для зняцця ціску працуюць на прынцыпе балансу сілы:

Ураўненне сілы балансу:F₁ (сіла ціску ў наездзе) = f₂ (сіла спружыны) + f₃ (сіла зваротнага ціску)

Дзе:

F₁ = p₁ × a (уступны ціск × Эфектыўная плошча дыска)
F₂ = вясновая пастаянная адлегласць сціску
F₃ = P₂ × A (вобласць задняга ціску × дыск)

Аперацыйная паслядоўнасць:

Усталюйце ціск:Клапан застаецца закрытым, калі ціск у сістэме <усталяваны ціск
Ціск на ўзлом:Першапачатковае адкрыццё адбываецца пры 95-100% усталяванага ціску
Поўны ліфт:Поўнае адкрыццё на 103-110% усталяванага ціску (на API 526)
Ціск на рэзеацыю:Клапан зачыняецца на ўзроўні 85-95% усталяванага ціску (тыповы выдзіманне)

Асноўныя тэхнічныя параметры:

Параметр	Вызначэнне	Тыповы дыяпазон
Усталяваць ціск	Ціск, пры якім клапан пачынае адкрывацца	10-6000 PSIG
Ціск	Ціск вышэй усталяваў ціск падчас выпіскі	3-10% усталяванага ціску
Выбух	Розніца паміж наборам і ціскам перасялення	5-15% усталяванага ціску
Спіна ціску	Ціск уніз па плыні, які ўплывае на прадукцыйнасць клапана	<10% усталяванага ціску (звычайны)
Каэфіцыент патоку (CV)	Каэфіцыент магутнасці клапана	Залежыць ад памеру/дызайну

Тыпы прылад кіравання ціскам: тэхнічныя характарыстыкі

1. Клапаны бяспекі ціску (PSV) і ахоўныя клапаны (SRV) (SRV)

Тэхнічныя стандарты:ASME BPVC Creator I & VIII, API 520/526

Вясновыя ахоўныя клапаны

Аперацыйны дыяпазон:15 фунтаў на кв.
Дыяпазон тэмпературы:-320 ° F да 1200 ° F
Дыяпазон магутнасці:Ад 1 да 100 000+ SCFM
Матэрыялы:Сталь з вугляроду, нержавеючая сталь 316/304, Inconel, Hastelloy

Разлік магутнасці (газавая служба):W = ckdp₁kshkv√ (m/t)

Дзе:

W = неабходная ёмістасць (фунт/гадзіну)
C = каэфіцыент разраду
KD = каэфіцыент каэфіцыента каэфіцыента разраду
P₁ = усталяваць ціск + празмерны ціск (Psia)
Ksh = каэфіцыент карэкцыі перагрэву
KV = каэфіцыент карэкцыі глейкасці
М = малекулярная маса
T = абсалютная тэмпература (° R)

Пілотныя дапаможныя клапаны (POSRV) (POSRV)

Перавагі:Шчыльнае адключэнне, вялікая ёмістасць, паніжанае балбатні
Дыяпазон ціску:25 фунтаў на кв.дюйм да 6000 фунтаў на кв.дюйм
Дакладнасць:± 1% усталяванага ціску
Прыкладанні:Служба газу з высокай ёмістасцю, крытычныя прыкладанні для працэсу

2. Клапаны, якія зніжаюць ціск (рэгулятары ціску)

Тэхнічныя стандарты:ANSI/ISA 75.01, IEC 60534

Рэгулятары ціску на прамое дзеянне

Каэфіцыент зніжэння ціску:Да 10: 1
Дакладнасць:± 5-10% усталяванага ціску
Дыяпазон патоку:0,1 да 10 000+ г / мін
Час адказу:1-5 секунд

Формула памеру:CV = Q√ (G/(ΔP)))

Дзе:

CV = каэфіцыент патоку
Q = хуткасць патоку (GPM)
G = канкрэтная гравітацыя
ΔP = падзенне ціску (PSI)

Пілот, які працуе на ціску, клапаны

Каэфіцыент зніжэння ціску:Да 100: 1
Дакладнасць:± 1-2% усталяванага ціску
Рэзкая мова:100: 1 Тыповы
Прыкладанні:Прыкладанні высокага патоку, высокага ціску

3. Рэгулятары зваротнага ціску і кантрольныя клапаны

Функцыя:Падтрымлівайце пастаянны ціск уверх па цячэнні, кантралюючы паток уніз па цячэнні

Тэхнічныя характарыстыкі:

Дыяпазон ціску:5 фунтаў на кв.дюйм да 6000 фунтаў на кв.дюйм
Каэфіцыент патоку:0,1 да 500+ cv
Дакладнасць:± 2% усталяванага ціску
Матэрыялы:316 SS, Hastelloy C-276, Inconel 625

Прамысловыя прыкладанні і тэматычныя даследаванні

Прамысловасць вытворчасці электраэнергіі

Ахоўныя клапаны паравых катлоў (раздзел ASME)

Неабходная ёмістасць:Павінны выкідваць увесь пар, які ўтвараецца, не перавышае 6% вышэй за ўсталяваны ціск
Мінімальныя патрабаванні:Адзін ахоўны клапан на кацёл; Два клапаны для> 500 квадратных футаў награвальнай паверхні
Тэставанне:Праверка ручнога ўзняцця кожныя 6 месяцаў (высокага ціску) або штоквартальна (нізкае ціск)

Тэматычнае даследаванне: электрастанцыя 600 МВт

Асноўны ціск на пара: 2400 фунтаў на кв.дюйм
Ахоўны клапан усталяваны ціск: 2465 фунтаў на квадратны квадрат (103% працоўнага ціску)
Абавязковая ёмістасць: 4,2 мільёна фунтаў/гадзіну пара
Канфігурацыя: Шматлікія 8 "х 10" вясновыя ахоўныя клапаны

Нафтавая і газавая прамысловасць

Сістэмы бяспекі ціску трубаправода (API 521)

Дызайн ціск:1,1 × Максімальна дапушчальны працоўны ціск (MAOP)
Памер бяспечнага клапана:На падставе максімальна чаканых сцэнарыяў патоку і ціску
Матэрыялы:Паслуга кіслага газу патрабуе адпаведнасці NACE MR0175

Тэматычнае даследаванне: станцыя трубаправода прыроднага газу

Аперацыйны ціск: 1000 фунтаў на квадратны квадрат
Ахоўны клапан усталяваны ціск: 1100 фунтаў на кв.дюйм
Патрабаванне да ёмістасці: 50 MMSCFD
Ўстаноўка: 6 "х 8" пілот, які кіруецца ахоўным клапанам бяспекі

Лячэнне і распаўсюджванне вады

Станцыі клапана, якія зніжаюць ціск

Ціск на ўваходзе:150-300 PSIG (гарадское харчаванне)
Ціск на выхадзе:60-80 фунтаў на кв.дюйм (сетка распаўсюджвання)
Дыяпазон патоку:500-5000 г / мін
Дакладнасць кіравання:± 2 пн

Прыклад гідраўлічнага разліку:

Для 6 "вады PRV, зніжаючы 200 фунтаў на квадратны квадрат да 75 фунтаў на квадратны квадрат пры 2000 г / мін:

Неабходна CV = 2000√ (1,0/125) = 179
Выберыце 6 "клапан з CV = 185

Хімічная і нафтахімічная апрацоўка

Сістэмы абароны рэактара

Умовы працы:500 ° F, 600 фунтаў на кв.
Сцэнарыі дапамогі:Цеплавое пашырэнне, уцёкі рэакцыі, збой астуджэння
Матэрыялы:Hastelloy C-276 для агрэсіўнага абслугоўвання
Памер:На падставе найгоршага аналізу сцэнарыяў на API 521

Крытэрыі выбару і інжынерныя разлікі

Параметры прадукцыйнасці

Рэйтынг ціску (ASME B16.5):

Класіфікаваць	Ацэнка ціску пры 100 ° F
Клас 150	285 PSIG
Клас 300	740 фунтаў на кв.дюйм
Клас 600	1480 фунтаў на кв.дюйм
Клас 900	2220 PSIG
Клас 1500	3 705 фунтаў на кв.дюйм

Адмова ад тэмпературы:

Рэйтынг ціску павінен быць зняты для павышанай тэмпературы ў адпаведнасці з табліцамі тэмпературнага ціску ASME B16.5.

Кіраўніцтва па выбары матэрыялаў

Абслугоўванне	Корпус	Аздабленне матэрыялу	Вясновы матэрыял
Вада	Вугляродная сталь, бронза	316 ss	Музычны провад
Пара	Вугляродная сталь, 316 ss	316 ss, Stellite	Inconel X-750
Кіслы газ	316 ss, дуплекс СС	Stellite, несвядомы	Inconel X-750
Крыягенны	316 ss, 304 ss	316 ss	316 ss
Высокая тэмпература	Вугляродная сталь, сплава сталі	Stellite, несвядомы	Inconel X-750

Разлікі памеру

Для вадкасці (API 520):

Неабходная вобласць:A = (gpm × √g) / (38,0 × kd × kw × kc × √Δp)

Дзе:

A = неабходная эфектыўная плошча разраду (у²)
GPM = Неабходная хуткасць патоку
G = канкрэтная гравітацыя
KD = каэфіцыент разраду (0,62 для вадкасці)
KW = каэфіцыент карэкцыі зваротнага ціску
KC = каэфіцыент камбінаванай карэкцыі
ΔP = усталяваць ціск + празмерны ціск - задні ціск

Для службы газу/пара (API 520):

Крытычны паток:A = w/(ckdp₁kb)
Субкрытычны паток:A = 17,9W√ (TZ/MKDP₁ (P₁-P₂) KB)

Стандарты ўстаноўкі і абслугоўвання

Патрабаванні да ўстаноўкі (ASME BPVC)

Устаноўка ахоўнага клапана:

Уваходныя трубы:Кароткі і прамы, пазбягайце локцяў у межах дыяметрам 5 труб
Пакупныя трубы:Памер за 10% зваротнага ціску максімум
Мантаж:Вертыкальна пераважныя, гарызантальныя прымальныя пры падтрымцы
Ізаляцыя:Блок -клапаны, забароненыя ў ўваходзе; прымальна ў разеткі, калі заблакаваны

Устаноўка клапана, які зніжае ціск:

Уверх па цячэнні:Мінімум 20 сеткай для чыстага абслугоўвання
Абыход:Для тэхнічнага абслугоўвання і хуткай працы
Ціск на манометры:Маніторынг уверх і ўніз па цячэнні
Рэльефны клапан:Абарона ўніз па цячэнні ад залішняга ціску

Графікі і працэдуры тэхнічнага абслугоўвання

Патрабаванні да інспекцыі API 510:

Візуальны агляд:Кожныя 6 месяцаў
Аператыўны тэст:Штогадова
Тэст на магутнасць:Кожныя 5 гадоў
Запоўніце капітальны рамонт:Кожныя 10 гадоў альбо на рэкамендацыі вытворцы

Працэдуры тэсціравання:

Усталюйце тэст на ціск:Праверце ціск адкрыцця ў межах ± 3% ад налады
Тэст уцечкі сядзення:API 527 IV класа (максімум 5000 куб. См/гадзіну)
Тэст на магутнасць:Праверце прадукцыйнасць патоку адпавядае патрабаванням дызайну
Тэст на заднім ціску:Ацаніце прадукцыйнасць у сістэмных умовах

Прагнастычныя тэхналогіі абслугоўвання

Тэставанне на акустычнае выпраменьванне:

Выяўленне:Унутраная ўцечка, адзенне сядзення, вясновая стомленасць
Дыяпазон частот:20 кГц да 1 МГц
Адчувальнасць:Можа выявіць уцечкі <0,1 г / мін

Вібрацыйны аналіз:

Прыкладанні:Балбаненне пілотнага клапана, вясновы рэзананс
Параметры:Амплітуда, частата, фазавы аналіз
TRENDE:Гістарычныя дадзеныя для прагназавання адмовы

Стандарты і сертыфікацыі адпаведнасці

Код катла ASME і код посуду

Раздзел I (катлы ў электраэнергіі):

Патрабаванні да магутнасці:Ахоўныя клапаны павінны прадухіліць павышэнне ціску> 6% вышэй усталяванага ціску
Мінімальны ахоўны клапаны:Адзін на кацёл, дзве, калі награвальная паверхня> 500 кв. Фута
Тэставанне:Ручны ўздым кожныя 6 месяцаў (высокі ціск) або штоквартальна (нізкае ціск)

Раздзел VIII (пад ціскамі):

Патрабаванні да прылады дапамогі:Усе пасудзіны пад ціскам патрабуюць абароны празмернага ціску
Усталюйце ціск:Не перавышаць MAWP ахоўнага абсталявання
Ёмістасць:На падставе найгоршага сцэнарыя на API 521

Укараненне стандартаў API

API 520 (памеры прылады дапамогі):

Сфера:Ахоплівае звычайныя, збалансаваныя і пілотныя дапаможныя клапаны
Метады памеру:Забяспечвае працэдуры разліку для ўсіх тыпаў вадкасці
Ўстаноўка:Указвае патрабаванні да трубаправодаў і сістэмную інтэграцыю

API 526 (фланцавыя сталёвыя клапаны):

Стандарты дызайну:Памерныя патрабаванні, рэйтынгі тэмпературы ціску
Матэрыялы:Вугляродная сталь, тэхнічныя характарыстыкі з нержавеючай сталі
Тэставанне:Патрабаванні да тэставання на завод

API 527 (герметычнасць камерцыйнага сядзення):

I клас:Няма бачнай уцечкі
II клас:40 куб./Гадзіну на цалю дыяметра сядзення
III класа:300 куб. См/гадзіну на цалю дыяметра сядзення
IV клас:1400 куб. См/гадзіну на цалю дыяметра сядзення

Міжнародныя стандарты

IEC 61511 (сістэмы бяспекі):

Рэйтынг SIL:Патрабаванні ўзроўню цэласнасці бяспекі для абароны ціску
Праверка тэставання:Перыядычнае тэставанне для падтрымання функцыі бяспекі
Хуткасць адмовы:Максімальна дапушчальныя хуткасці адмовы для сістэм бяспекі

Ухіленне непаладак і аналіз адмоваў

Агульныя рэжымы адмовы

Заўчаснае адкрыццё (варыць):

Прычыны:

Страты на ўваходных трубаправодах перавышаюць 3% ад усталяванага ціску
Вібрацыя альбо пульсацыя ў сістэме
Смецце на сядзенні клапана
Усталюйце ціск занадта блізка да працоўнага ціску

Рашэнні:

Павелічэнне памеру трубаправодаў (хуткасць <30 футаў/сек для вадкасцей, <100 футаў/сек для газаў)
Усталюйце прыгнятальнік пульсацыі
Ачысціце сядзенне і дыск для клапана
Павялічце запас паміж эксплуатацыйным і ўстаноўленым ціскам (> 10%)

Неабходна адкрыць:

Прычыны:

Вясновая карозія альбо пераплёт
Празмернае зваротнае ціск (> 10% усталяванага ціску)
Падключаны разетка або вентыляцыйны
Маштаб або карозія на перамяшчэнні дэталяў

Рашэнні:

Замяніце вясновыя, абнаўленне матэрыялаў
Паменшыце зваротнае ціск альбо выкарыстоўвайце збалансаваны дызайн клапана
Выразныя перашкоды, павелічэнне памеру трубаправодаў на выхадзе
Ачысціце і змазвайце, разгледзім розныя матэрыялы

Празмерная ўцечка:

Прычыны:

Пашкоджанне сядзення ад смецця альбо карозіі
Перакручаны дыск з цеплавога веласіпеда
Недастатковая нагрузка на сядзенне (вясновая стомленасць)
Хімічная атака на герметычныя паверхні

Рашэнні:

Сядзенне на каленях і дыскавыя паверхні
Замяніце дыск, палепшыце цеплавы дызайн
Замяніце вясну, праверце ўстаноўлены ціск
Абнаўленне матэрыялаў для хімічнай сумяшчальнасці

Метады дыягностыкі

Тэставанне патоку:

Мэта:Праверце фактычную і праектную магутнасць
Метад:Вымераць выкід патоку пры 110% усталяванага ціску
Прыняцце:± 10% дызайнерскай магутнасці на API 527

Металургічны аналіз:

Прыкладанні:Даследаванне адмовы, выбар матэрыялаў
Метады:Аналіз SEM, тэставанне цвёрдасці, ацэнка карозіі
Вынікі:Вызначэнне першапрычыны, матэрыяльныя рэкамендацыі

Эканамічны ўплыў і меркаванні выдаткаў

Агульная кошт права ўласнасці

Першапачатковыя інвестыцыі:

Стандартны клапан дапамогі:$ 500-5000 долараў у залежнасці ад памеру/матэрыялаў
Пілотны клапан:$ 2000-25 000 долараў за складаныя прыкладанні
Выдаткі на ўстаноўку:25-50% кошту абсталявання