Што робіць напорны клапан?

Клапаны ціску з'яўляюцца важнымі прыладамі бяспекі, якія кантралююць, рэгулююць і скідаюць ціск у сістэмах вадкасці. Гэта ўсёабдымнае кіраўніцтва ахоплівае клапаны скіду ціску, рэдукцыйныя клапаны, рэгулятары ціску і прылады кантролю ціску ў прамысловых прымяненнях.

Кантроль ціску мае вырашальнае значэнне ў любой сістэме, якая працуе з вадкасцямі або газамі пад ціскам. Незалежна ад таго, маеце вы справу з паравымі катламі, гідраўлічнымі сістэмамі або сеткамі размеркавання вады, напорныя клапаны служаць асноўным механізмам бяспекі, які прадухіляе катастрафічныя збоі і аптымізуе працу сістэмы.

Што такое клапан ціску? (Вызначэнне і асноўныя функцыі)

Асноўныя функцыі:

• Рэгуляванне ціску:Падтрымлівае ціск у сістэме ў зададзеных межах
• Абарона ад залішняга ціску:Прадухіляе пашкоджанне абсталявання шляхам скіду лішняга ціску
• Кіраванне патокам:Рэгулюе паток вадкасці для аптымізацыі эфектыўнасці сістэмы
• Гарантыя бяспекі:Дзейнічае як апошняя лінія абароны ад збояў, звязаных з ціскам

Як працуюць клапаны рэгулявання ціску: тэхнічныя прынцыпы

Асноўны механізм працы

Клапаны скіду ціску працуюць па прынцыпе балансу сіл:

Дзе:

• F₁ = P₁×A (ціск на ўваходзе × эфектыўная плошча дыска)
• F₂ = пастаянная спружыны × адлегласць сціску
• F₃ = P₂×A (супрацьціск × плошча дыска)

Паслядоўнасць дзеянняў:

1. Задаць ціск:Клапан застаецца закрытым, калі ціск у сістэме < зададзенага ціску
2. Ціск расколіны:Першапачатковае адкрыццё адбываецца пры 95-100% зададзенага ціску
3. Поўны ліфт:Поўнае адкрыццё пры 103-110% зададзенага ціску (па API 526)
4. Ціск пераўсталявання:Клапан зачыняецца пры 85-95% зададзенага ціску (тыповая прадуўка)

Асноўныя тэхнічныя параметры:

Тыпы прыбораў кантролю ціску: тэхнічныя характарыстыкі

1. Ахоўныя клапаны ціску (PSV) і ахоўныя клапаны (SRV)

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

Пружынныя ахоўныя клапаны

Дзе:

• W = Неабходная магутнасць (фунт/гадз)
• C = Каэфіцыент расходу
• Kd = Каэфіцыент папраўкі каэфіцыента расходу
• P₁ = зададзены ціск + залішні ціск (psia)
• Ksh = Каэфіцыент папраўкі на перагрэў
• Kv = папраўчы каэфіцыент глейкасці
• M = малекулярная маса
• T = абсалютная тэмпература (°R)

Пілотныя ахоўныя клапаны (POSRV)

2. Рэдукцыйныя клапаны (рэгулятары ціску)

Тэхнічныя стандарты:ANSI/ISA 75.01, IEC 60534

Рэгулятары ціску прамога дзеяння

Дзе:

• Cv = Каэфіцыент расходу
• Q = Хуткасць патоку (GPM)
• G = удзельная вага
• ΔP = падзенне ціску (псі)

Рэдукцыйныя клапаны з пілотным кіраваннем

3. Рэгулятары зваротнага ціску і рэгулюючыя клапаны

функцыя:Падтрымлівайце пастаянны ціск уверсе, кантралюючы паток унізе

Прамысловыя прымянення і тэматычныя даследаванні

Энергетычная прамысловасць

Ахоўныя клапаны паравога катла (ASME, раздзел I)

• Неабходная ёмістасць:Павінен выпускаць увесь пар, які ўтвараецца, не перавышаючы 6% вышэй зададзенага ціску
• Мінімальныя патрабаванні:Адзін ахоўны клапан на кацёл; два клапана для паверхні нагрэву >500 кв
• Тэставанне:Ручная праверка пад'ёму кожныя 6 месяцаў (высокі ціск) або раз у квартал (нізкі ціск)

Нафтагазавая прамысловасць

Сістэмы бяспекі пад ціскам у трубаправодзе (API 521)

• Разліковы ціск:1,1 × Максімальна дапушчальны працоўны ціск (MAOP)
• Памер ахоўнага клапана:На падставе сцэнарыяў максімальнага чаканага расходу і ціску
• матэрыялы:Абслугоўванне кіслым газам патрабуе адпаведнасці NACE MR0175

Ачыстка і размеркаванне вады

Станцыі рэдукцыйнага клапана

Хімічная і нафтахімічная перапрацоўка

Сістэмы абароны рэактара

• Умовы эксплуатацыі:500°F, 600 psig
• Сцэнары дапамогі:Цеплавое пашырэнне, рэакцыі ўцёкаў, парушэнне астуджэння
• матэрыялы:Hastelloy C-276 для каразійнай службы
• Памер:На аснове аналізу найгоршага сцэнарыя ў адпаведнасці з API 521

Крытэрыі адбору і інжынерныя разлікі

Параметры прадукцыйнасці

Намінальныя паказчыкі ціску (ASME B16.5):

Кіраўніцтва па выбары матэрыялу

Разлікі памераў

Для Liquid Service (API 520):

Дзе:

• A = Неабходная эфектыўная плошча разраду (дюймы²)
• GPM = Неабходны расход
• G = удзельная вага
• Kd = Каэфіцыент расходу (0,62 для вадкасцей)
• Kw = Каэфіцыент папраўкі супрацьціску
• Kc = камбінаваны папраўчы каэфіцыент
• ΔP = Зададзены ціск + залішні ціск - супрацьціск

Для службы газу/пара (API 520):

Стандарты ўстаноўкі і абслугоўвання

Патрабаванні да ўстаноўкі (ASME BPVC)

Ўстаноўка ахоўнага клапана:

• Уваходны трубаправод:Кароткі і прамы, пазбягайце локцяў у межах 5 дыяметраў трубы
• Выхадны трубаправод:Разлічаны на максімум 10% зваротнага ціску
• Мантаж:Пажадана вертыкальнае, гарызантальнае дапушчальна з падтрымкай
• Ізаляцыя:Запорныя клапаны забароненыя на ўваходзе; прымальна ў разетцы, калі яна закрыта

Ўстаноўка рэдукцыйнага клапана:

• Уверх па плыні фільтр:Мінімум 20 меш для чыстага абслугоўвання
• Абыходная лінія:Для тэхнічнага абслугоўвання і аварыйнай эксплуатацыі
• Манометры:Маніторынг уверх і ўніз па плыні
• Ахоўны клапан:Абарона ўніз па плыні ад залішняга ціску

Графікі і працэдуры тэхнічнага абслугоўвання

Патрабаванні да праверкі API 510:

• Візуальны агляд:Кожныя 6 месяцаў
• Эксплуатацыйныя выпрабаванні:Штогод
• Тэст ёмістасці:Кожныя 5 гадоў
• Капітальны рамонт:Кожныя 10 гадоў або ў адпаведнасці з рэкамендацыямі вытворцы

Працэдуры тэсціравання:

• Задаць тэст на ціск:Праверце ціск адкрыцця ў межах ±3% ад наладкі
• Тэст на герметычнасць сядзення:API 527, клас IV (максімум 5000 куб.см/гадз)
• Тэст ёмістасці:Пераканайцеся, што прадукцыйнасць патоку адпавядае праектным патрабаванням
• Тэст зваротнага ціску:Ацэнка прадукцыйнасці ва ўмовах сістэмы

Прагнастычныя тэхналогіі тэхнічнага абслугоўвання

Выпрабаванне акустычнай эмісіі:

• Выяўленне:Унутраная ўцечка, знос сядзенняў, вясновая стомленасць
• Дыяпазон частот:ад 20 кГц да 1 МГц
• Адчувальнасць:Можа выяўляць уцечкі <0,1 GPM

Аналіз вібрацыі:

• прыкладанні:Лясканне пілотнага клапана, рэзананс спружыны
• Параметры:Амплітудны, частотны, фазавы аналіз
• У трэндзе:Гістарычныя дадзеныя для прагназавання няўдач

Стандарты адпаведнасці і сертыфікаты

Код ASME для катлоў і сасудаў пад ціскам

Раздзел I (Энергетычныя катлы):

• Патрабаванні да ёмістасці:Ахоўныя клапаны павінны прадухіляць павышэнне ціску больш чым на 6% вышэй зададзенага
• Мінімальныя ахоўныя клапаны:Адзін на кацёл, два, калі паверхня нагрэву >500 кв
• Тэставанне:Ручны ўздым кожныя 6 месяцаў (высокі ціск) або раз у квартал (нізкі ціск)

Раздзел VIII (Судзіны пад ціскам):

• Патрабаванні да разгрузачнай прылады:Усе ёмістасці пад ціскам патрабуюць абароны ад залішняга ціску
• Задаць ціск:Не перавышаць MAWP абароненага абсталявання
• Ёмістасць:На падставе найгоршага сцэнарыя па API 521

Укараненне стандартаў API

API 520 (Памер разгрузачнай прылады):

• Вобласць прымянення:Ахоплівае звычайныя, збалансаваныя і пілотныя ахоўныя клапаны
• Метады памераў:Забяспечвае працэдуры разліку для ўсіх тыпаў вадкасці
• Ўстаноўка:Вызначае патрабаванні да трубаправодаў і сістэмнай інтэграцыі

API 526 (фланцавыя сталёвыя ахоўныя клапаны):

• Стандарты дызайну:Патрабаванні да памераў, паказчыкі ціску і тэмпературы
• матэрыялы:Спецыфікацыі з вугляродзістай сталі, нержавеючай сталі
• Тэставанне:Патрабаванні да завадскіх прыёмачных выпрабаванняў

API 527 (Герметычнасць камерцыйнага сядзення):

• Клас I:Няма бачнай уцечкі
• Клас II:40 куб.см/гадз на цалю дыяметра сядзення
• III клас:300 куб.см/гадз на цалю дыяметра сядзення
• IV клас:1400 куб.см/гадз на цалю дыяметра сядзення

Міжнародныя стандарты

IEC 61511 (сістэмы бяспекі):

• Рэйтынг SIL:Патрабаванні да ўзроўню цэласнасці бяспекі для абароны ад ціску
• Тэставанне доказаў:Перыядычнае тэставанне для падтрымання функцыі бяспекі
• Частата адмоваў:Максімальна дапушчальныя паказчыкі адмоваў для сістэм бяспекі

Пошук і ліквідацыю непаладак і аналіз адмоваў

Агульныя рэжымы адмовы

Заўчаснае адкрыццё (на павольным агні):

Прычыны:

• Страты ў трубаправодзе на ўваходзе перавышаюць 3% зададзенага ціску
• Вібрацыя або пульсацыя ў сістэме
• Смецце на сядзенні клапана
• Зададзены ціск занадта блізкі да працоўнага

рашэнні:

• Павялічце памер уваходнага трубаправода (хуткасць <30 футаў/с для вадкасцей, <100 футаў/с для газаў)
• Ўсталяваць гасільнік пульсацый
• Ачысціце сядло клапана і дыск
• Павялічыць запас паміж працоўным і зададзеным ціскам (>10%)

Немагчыма адкрыць:

Прычыны:

• Спружынная карозія або звязванне
• Празмерны супрацьціск (>10% ад усталяванага ціску)
• Закрытая разетка або вентыляцыйная адтуліна
• Накіп або карозія на рухомых частках

рашэнні:

• Замяніць спружыну, абнавіць матэрыялы
• Паменшыце супрацьціск або выкарыстоўвайце збалансаваную канструкцыю клапана
• Выдаліце ​​​​перашкоды, павялічце памер выхаднога трубаправода
• Чысціце і змазвайце, разглядайце розныя матэрыялы

Празмерная ўцечка:

Прычыны:

• Пашкоджанне сядзення ад смецця або карозіі
• Дэфармаваны дыск ад термоциклирования
• Недастатковая нагрузка на сядзенне (вясновая стомленасць)
• Хімічнае ўздзеянне на ўшчыльняльныя паверхні

рашэнні:

• Сядзенне на каленях і паверхні дыска
• Заменіце дыск, палепшыце цеплавую канструкцыю
• Заменіце спружыну, праверце зададзены ціск
• Абнавіце матэрыялы для хімічнай сумяшчальнасці

Дыягнастычныя метады

Тэставанне патоку:

• Мэта:Праверце фактычную і праектную магутнасць
• Метад:Вымерайце паток нагнятання пры 110% зададзенага ціску
• Прыняцце:±10% праектнай магутнасці па API 527

Металургічны аналіз:

• прыкладанні:Даследаванне няспраўнасцяў, выбар матэрыялу
• Тэхнікі:SEM-аналіз, праверка цвёрдасці, ацэнка карозіі
• Вынікі:Вызначэнне першапрычыны, матэрыяльныя рэкамендацыі

Меркаванні эканамічнага ўздзеяння і выдаткаў

Агульны кошт валодання

Першапачатковыя інвестыцыі:

• Стандартны ахоўны клапан:500-5000 долараў у залежнасці ад памеру/матэрыялаў
• Клапан з пілотным кіраваннем:$2,000-$25,000 для складаных прыкладанняў
• Кошт ўстаноўкі:25-50% кошту абсталявання

Эксплуатацыйныя выдаткі:

• Страты энергіі:Уцечка клапанаў марнуе 1-5% энергіі сістэмы
• Тэхнічнае абслугоўванне:$200-$2000 штогод за клапан
• Тэставанне і сертыфікацыя:500-1500 долараў за клапан кожныя 5 гадоў

Выдаткі на адмову:

• Пашкоджанні абсталявання:50 000 долараў -