صمام تنفيس الضغط والتفريغ مقابل صمام الأمان: مهام مختلفة وأسس حساب مختلفة

ابدأ بالمعدات المحمية وواجب التنفيس

قبل مقارنة أحجام الصمامات أو الإعدادات أو التوصيلات، حدد المعدات التي تتم حمايتها وحدود الضغط التي يجب حمايتها. اسم المعدة وحده ليس كافيًا: أساس التصميم الفعلي وواجب الحماية المطلوب يحددان المسار الهندسي الذي ينطبق.

حماية الخزانات الجوية أو منخفضة الضغط

بالنسبة لخزان تخزين جوي أو منخفض الضغط، يمكن أن تتضمن مسألة الحماية ضغطًا في كلا الاتجاهين.

يمكن أن يتطلب الضغط الإيجابي خروج البخار أو الغاز من الخزان. ويمكن أن يتطلب التفريغ الزائد دخول الغاز إلى الخزان بحيث لا ينخفض الضغط الداخلي إلى ما دون حالة التفريغ المسموح بها للخزان. لذلك يمكن لصمام PVRV أن يجمع بين وظيفة تنفيس الضغط ووظيفة تنفيس التفريغ.

تتناول أطر تنفيس الخزانات مثل API 2000 وISO 28300 كلاً من حالات الضغط الزائد والتفريغ لتطبيقات الخزانات المغطاة. وفي نطاق هذه المقالة، يجعل ذلك حماية الخزان مسألة ضغط وتفريغ وليست مسألة ضغط إيجابي فقط.

لذلك لا يتم اختيار صمام PVRV فقط لأن الخزان يحتوي على فوهة بحجم معين. تعتمد الحماية المطلوبة على أساس تصميم الخزان وعلى السيناريوهات التي تخلق طلب تنفيس من جانب الضغط ومن جانب التفريغ.

حماية الضغط الزائد للمعدات المضغوطة

بالنسبة لجانب صمام الأمان في هذه المقارنة، المشكلة الأساسية مختلفة: تتطلب المعدات المضغوطة المطبقة حماية من حالة الضغط الزائد.

تحدد المراجعة الهندسية أولاً سيناريو الضغط الزائد المطبق الذي يخلق طلب التنفيس. يحدد هذا الطلب سعة التنفيس المطلوبة التي يجب أن يكون جهاز تنفيس الضغط المحدد قادرًا على تلبيتها.

تتعامل قواعد حماية الضغط الزائد في ASME وإرشادات تنفيس الضغط في API مع هذا كمسألة جهاز تنفيس ضغط للمعدات المضغوطة المغطاة. هذا أساس هندسي مختلف عن تحديد كيفية تنفس الخزان الجوي أو منخفض الضغط أثناء التشغيل.

لا يمكن اعتبار صمام الأمان المختار لحماية الضغط الزائد الإيجابي دليلاً على أنه تم أيضًا تلبية متطلب تفريغ أو تنفس داخلي منفصل لمجرد أنه مثبت على نفس المعدات أو لديه اتصال مماثل.

لذلك فإن قرار الشراء الأول هو: هل المتطلب غير المُحسم هو تنفيس ضغط وتفريغ للخزان، أم تنفيس ضغط زائد لمعدات مضغوطة؟

يجب حسم هذا التصنيف قبل مقارنة أبعاد الاستبدال أو علامات الضغط أو عائلات الكتالوجات.

كيف يُبنى واجب صمام تنفيس الضغط والتفريغ (PVRV) من الضغط والتفريغ والتنفس الداخلي والتنفس الخارجي

لا يمكن تمثيل واجب صمام تنفيس الضغط والتفريغ (PVRV) بشكل كافٍ بمتطلب ضغط موجب واحد. بالنسبة لتطبيقات الخزانات ضمن النطاق هنا، يجب أن يميز المراجعة بين جانب الضغط وجانب التفريغ وتحديد طلب التنفيس المطلوب في كل اتجاه.

التنفس الخارجي على جانب الضغط

التنفس الخارجي يعني أن الغاز أو البخار يجب أن يغادر الخزان عندما تزيد الظروف الضغط الداخلي.

يمكن أن يؤدي ملء الخزان أو ظروف تشغيل أخرى إلى طلب تنفيس خارجي. المهمة الهندسية هي تحديد سعة التنفيس المطلوبة على جانب الضغط وفقًا لأساس تنفيس الخزان المعمول به والتأكد من أن الجهاز المقترح يمكنه توفير تلك السعة في الظروف ذات الصلة.

هذه مسألة سعة لنظام الخزان. قطر الوصلة وحده لا يخبرنا بسعة التنفيس المطلوبة ولا بسعة التنفيس المتاحة للجهاز.

التنفس الداخلي على جانب التفريغ

التنفس الداخلي هو متطلب التدفق الداخلي عندما تميل الظروف إلى خفض ضغط الخزان إلى ما دون حالة التفريغ المقبولة.

يمكن أن يؤدي تفريغ الخزان أو ضخه إلى خلق متطلب غاز داخلي، وقد يلزم أيضًا مراعاة التأثيرات الحرارية وفقًا لأساس تنفيس الخزان المعمول به.

لذلك فإن صمام PVRV المدمج له اتجاهان وظيفيان مختلفان:

• جانب الضغط يسمح بالتدفق الخارجي عندما تكون الحماية من الضغط الزائد مطلوبة؛;
• جانب التفريغ يسمح بالتدفق الداخلي عندما تكون الحماية من التفريغ مطلوبة.

كفاية جانب الضغط وحده لا تعني شيئًا عن كفاية جانب التفريغ. وبالمثل، فإن جهاز تنفيس الضغط الزائد المختار فقط لحالة الضغط الزائد لا يوفر تلقائيًا وظيفة التدفق الداخلي المطلوبة.

لماذا لا يمكن اختزال الوظيفة ثنائية الاتجاه إلى رقم ضغط واحد

من أخطاء المواصفات الشائعة اختزال صمام PVRV الموجود إلى حجم توصيله وضبط ضغط واحد. يمكن أن يحذف ذلك جانب التفريغ بأكمله من متطلب الحماية.

قد تحتاج المراجعة السليمة لجانب الخزان إلى معلومات منفصلة لكل من:

• ضغط تصميم الخزان؛;
• تفريغ تصميم الخزان؛;
• ضبط جانب الضغط؛;
• ضبط جانب التفريغ؛;
• سعة التنفس الخارجي المطلوبة؛;
• سعة التنفس الداخلي المطلوبة؛;
• سيناريوهات التشغيل التي تُنشئ تلك المتطلبات.

تعتمد مدخلات المشروع الدقيقة على أساس تصميم الخزان وأساس التنفيس السائد، لكن قاعدة القرار ثابتة: لا ينبغي الموافقة على مهمة حماية ثنائية الاتجاه من مواصفة أحادية الاتجاه.

التنفيس العادي، والتنفيس الطارئ، والتغطية بالغاز هي فحوصات منفصلة لنظام الخزان

لا يلغي صمام PVRV الحاجة إلى تحديد السيناريوهات التي يجب تقييم نظام حماية الخزان على أساسها. على وجه الخصوص،, التنفيس العادي والتنفيس الطارئ متطلبان منفصلان.

التنفيس العادي مقابل التنفيس الطارئ

يعالج التنفيس العادي تغيرات الضغط والتفريغ المرتبطة بالظروف التشغيلية والحرارية التي يغطيها أساس تنفيس الخزان المعمول به.

يعالج التنفيس الطارئ متطلبًا طارئًا منفصلًا.

تميز المواصفتان API 2000 وISO 28300 بين التنفيس العادي والطارئ ضمن نطاق تنفيس الخزان. النتيجة الشرائية مباشرة: توفر سعة تنفيس كافية على جانبي الضغط والتفريغ في الوضع العادي ليس دليلًا على استيفاء متطلب التنفيس الطارئ أيضًا.

على العكس من ذلك، فإن تحديد مسار تنفيس الطوارئ لا يلغي الحاجة إلى تحديد واجبات التنفس العادية على جانبي الضغط والتفريغ التي تنطبق أثناء التشغيل.

هذا التمييز لا يحدد رقمًا واحدًا أو ترتيبًا واحدًا للأجهزة المادية. يعتمد ترتيب الحماية المطلوب على تصميم الخزان المعمول به، ومتطلبات المشروع، والمعدات المختارة.

لذا فإن السؤال الهندسي الصحيح ليس ببساطة ما إذا كان صمام التنفيس والتفريغ (PVRV) موجودًا أم لا. بل هو: ما هي واجبات التنفيس العادية والطارئة التي يجب أن يفي بها ترتيب الحماية الكامل، وأي جهاز أو مجموعة أجهزة مسؤولة عن كل واجب.

يظل حساب حجم التنفيس الطارئ التفصيلي خارج نطاق هذه المقارنة.

أين يدخل نظام التغطية بالغاز الخامل في مراجعة جانب الخزان

قد يعمل الخزان أيضًا مع نظام تغطية بالغاز الخامل. عندما يكون موجودًا، يصبح نظام التغطية جزءًا من مراجعة توازن الغاز والحماية للخزان.

تتعامل الأدلة التطبيقية المجمدة لهذه المقالة مع معلومات التغطية بالغاز الخامل جنبًا إلى جنب مع متطلبات ملء الخزان وتفريغه والضغط والتفريغ والتنفس. وهذا يدعم اعتبار التغطية بالغاز الخامل مدخلًا هندسيًا ذا صلة بجانب الخزان بدلاً من اعتباره ملحقًا غير ذي صلة.

ومع ذلك، فإن منظم التغطية بالغاز الخامل وصمام التنفيس والتفريغ (PVRV) يؤديان وظائف مختلفة.

لا يمكن لأي من الوظيفتين أن تحل محل الأخرى: التغطية بالغاز الخامل لا تلغي الحاجة إلى الحماية المطلوبة من الضغط والتفريغ، بينما وجود صمام التنفيس والتفريغ (PVRV) لا يثبت أنه تمت معالجة جميع الحالات المتعلقة بالتغطية أو الطوارئ.

لأغراض المشتريات، القاعدة المفيدة هي: إذا كان هناك تغطية بالغاز الخامل، فيجب الإفصاح عنها كجزء من المدخلات الهندسية لجهة الخزان بدلاً من مراجعة صمام التنفيس بمعزل عن ذلك.

ينتمي تصميم نظام التغطية بالغاز الخامل التفصيلي إلى المسار الهندسي لنظام الخزان، وليس إلى هذه المقالة المقارنة.

كيف يبدأ حساب مقاسات صمام الأمان من سيناريو الضغط الزائد الحاكم

يتبع حساب مقاسات صمام الأمان منطقًا مختلفًا لأن السؤال الهندسي ليس كيف يجب أن يتنفس الخزان، بل هو: ما سيناريو الضغط الزائد المطبق الذي يجب أن يُنفَّس ضدّه المعدات المضغوطة المحمية.

تضع إرشادات API لتخفيف الضغط ومتطلبات ASME للحماية من الضغط الزائد مشكلة صمام الأمان في إطار جهاز تنفيس منفصل عن تنفيس الخزانات الجوية أو منخفضة الضغط.

حدد سيناريو التنفيس الحاكم قبل مقاس الصمام

لا ينبغي تحديد مقاس صمام الأمان بالبدء بقطر توصيلة مرغوب.

يجب أولاً تقييم النظام المحمي لتحديد سيناريوهات الضغط الزائد المطبقة. السيناريو الذي يحدد طلب التنفيس المتحكم يوفر الأساس لسعة التنفيس المطلوبة.

هذا التسلسل مهم لأن الصمام قد يناسب التوصيلة المتاحة فيزيائيًا دون أن تكون لديه السعة المطلوبة لحالة التنفيس المطبقة.

المسار الهندسي من الناحية المفاهيمية هو: سيناريو الضغط الزائد ← سعة التنفيس المطلوبة ← التحقق من سعة الجهاز.

تتوقف هذه المقالة عمدًا عند هذا الحد الفاصل للقرار. حساب حمل التنفيس، واختيار الفتحة، وتطبيق طرق الحساب التفصيلية تنتمي إلى عملية حساب مقاسات صمام الأمان المخصصة.

سعة التنفيس المطلوبة ليست نفس حجم الوصلة

سعة التنفيس المطلوبة هي متطلب من جانب النظام. حجم الوصلة هو واجهة فيزيائية.

لذلك فهما ليسا كميتين هندسيتين قابلتين للتبادل.

تؤثر وصلات المدخل والمخرج على التركيب ويمكن أن تؤثر على التكوين النهائي للصمام، لكن حجم الوصلة وحده ليس دليلاً على أن صمام أمان معين يمكنه تلبية متطلب التنفيس.

يجب أن يحافظ مراجعة الاستبدال على أساس الحساب الفعلي أو إنشاء أساس جديد صالح بدلاً من التعامل مع الحجم الاسمي كدليل على سعة التنفيس.

شهادة السعة أو الوثائق الداعمة عند الاقتضاء

يتطلب جانب صمام الأمان أيضًا تمييزًا بين السعة التي يتطلبها النظام المحمي و أدلة السعة المتاحة للصمام المختار.

عندما تكون شهادة السعة مطلوبة بموجب الأساس الحاكم، يمكن أن توفر سعة التنفيس المعتمدة أو الوثائق الداعمة المقابلة دليلاً من جانب الجهاز. عندما ينطبق أساس توثيق مختلف، يجب على المشروع استخدام الأدلة المطلوبة لتلك الحالة.

لذلك لا يمكن التعامل مع مصطلحات الاعتماد على أنها عالمية.

لا ينبغي وصف قيمة التدفق العامة في الكتالوج تلقائيًا بأنها سعة تنفيس معتمدة، ولا ينبغي ببساطة إعادة تسمية تصنيف سعة تنفيس صمام تنفيس الضغط والتفريغ (PVRV) على أنه سعة تنفيس معتمدة لصمام الأمان ما لم يكن الأساس الحاكم يدعم هذا المصطلح فعليًا.

وبالتالي، فإن قرار الشراء يتكون من جزأين: أولاً تحديد سعة النظام المطلوبة؛ ثم التحقق من أن الجهاز المقترح لديه أدلة السعة الداعمة المناسبة.

لماذا لا يمكن استبدال أساسيات حساب مقاسات صمام تنفيس الضغط والتفريغ (PVRV) وصمام الأمان

أقوى سبب لعدم استبدال هذه الأجهزة من خلال مقارنة الكتالوجات هو أنها تجيب على أسئلة هندسية مختلفة.

تبدأ مراجعة صمام تنفيس الضغط والتفريغ (PVRV) بحدود الضغط والتفريغ للخزان والظروف التي تخلق طلبًا على التنفيس للخارج والداخل. بينما تبدأ مراجعة صمام الأمان بسيناريو الضغط الزائد المطبق وسعة التنفيس المطلوبة للمعدات المضغوطة.

قد ينتهي كلا المسارين بصمام وفحص للسعة، لكن أساسيات الحساب الأولية الخاصة بهما مختلفة.

مدخلات مختلفة تنتج فحوصات سعة مختلفة

على جانب الخزان/صمام تنفيس الضغط والتفريغ، يمكن أن تشمل المعلومات ذات الصلة:

• ضغط تصميم الخزان والتفريغ؛;
• إعدادات الضغط والتفريغ؛;
• أساس التعبئة والتفريغ؛;
• متطلبات التنفس الطبيعي للخارج والداخل؛;
• اعتبارات التنفيس الحراري عند الاقتضاء؛;
• معلومات التغطية بالغاز الخامل عند وجودها؛;
• متطلبات التنفيس الطارئ المنفصلة.

على جانب صمام الأمان، يمكن أن تشمل المعلومات ذات الصلة:

• المعدات المضغوطة المحمية؛;
• سيناريو الضغط الزائد المطبق؛;
• سعة التنفيس المطلوبة؛;
• متطلبات ضبط الضغط؛;
• ظروف التنفيس؛;
• الطور السائل والخصائص المطلوبة؛;
• الضغط الخلفي وظروف نظام التفريغ؛;
• أدلة ووثائق سعة الصمام المطلوبة وفقًا للأساس الحاكم.

نظرًا لأن مجموعات المدخلات مختلفة، لا ينبغي التعامل مع الجهاز المحدد عبر مسار واحد على أنه مناسب للمسار الآخر لمجرد أن كلا الجهازين لهما وظيفة متعلقة بالضغط.

التوافق الميكانيكي أو إعداد مماثل لا يثبت التكافؤ

يمكن أن تكون أوجه التشابه السطحية مفيدة لتحديد بديل محتمل، لكنها ليست كافية للموافقة على تكافؤ الحماية.

• تطابق التوصيل: يبدو أن البديل يناسب نفس مدخل أو مخرج أو ترتيب الفلنجة.
• تطابق الإعداد: يبدو أن تصنيف الضغط مشابه للجهاز الحالي.
• التشابه الفيزيائي: يبدو أن الجهاز قادر على التركيب في نفس الموقع.

قد تعالج هذه الملاحظات التوافق الميكانيكي، لكنها لا تثبت تكافؤ الحماية.

قبل الموافقة على الاستبدال، يجب أن يجيب المراجعة على هذه الأسئلة الهندسية:

1. هل يتم تقييم البديل لنفس المعدات المحمية وبنفس أساس التصميم؟
2. هل يحافظ على الوظيفة المطلوبة: حماية الخزان من الضغط والتفريغ أو تنفيس الضغط الزائد للمعدات المضغوطة؟
3. هل ما تزال سيناريوهات التشغيل أو الطوارئ أو الضغط الزائد الحاكمة ممثلة في أساس الحساب؟
4. هل يمتلك الجهاز المقترح دليل سعة مناسبًا ومعلومات حالة التركيب لمسار الحماية ذي الصلة؟

إذا بقيت أي من هذه الأسئلة دون حل، فلا ينبغي استخدام الأبعاد المتطابقة أو قيمة ضغط مماثلة واحدة لإغلاق قرار التكافؤ.

يجب أن يحافظ الاستبدال على واجب الحماية الفعلي

يجب أن تعيد مراجعة الاستبدال السليمة بناء متطلب الحماية الأصلي قبل الموافقة على البديل.

إذا كان الجهاز الحالي يحمي خزانًا من الضغط الزائد والتفريغ الزائد معًا، فيجب أن تحتفظ مراجعة الاستبدال بالوظيفتين ومتطلبات السعة ذات الصلة على جانبي الضغط والتفريغ.

إذا كان الجهاز الحالي يحمي معدات مضغوطة من حالة ضغط زائد قابلة للتطبيق، فيجب فحص البديل مقابل متطلب التنفيس هذا بدلاً من فحصه فقط مقابل الوصلة الاسمية للصمام القديم.

إذا كانت المدخلات الهندسية الأصلية غير متوفرة، فتعامل معها كبيانات مشروع غير محلولة بدلاً من استنتاجها من المظهر أو أبعاد الكتالوج أو تعيين ضغط واحد.

القاعدة المركزية للاستبدال هي: تطابق الأجهزة لا يثبت تطابق الواجب، وتطابق قيمة ضغط واحدة لا يثبت تطابق أساس الحساب.

ما يجب إرساله في طلب عرض السعر لكل مسار حماية

يجب أن يجعل طلب عرض السعر المفيد مشكلة الحماية واضحة للمورد أو المراجع الهندسي. غالبًا لا يكفي حجم الصمام والضغط والمادة وحدها للتمييز بين متطلبات صمام تنفيس الضغط والتفريغ للخزان ومتطلبات صمام الأمان للمعدات المضغوطة.

قد تختلف بيانات المشروع المطلوبة، لكن الفرعين التاليين يوفران نقطة بداية عملية. يجب وضع علامة على البيانات الأساسية المفقودة على أنها غير محلولة بدلاً من ملئها من قيمة كتالوج غير ذات صلة.

فرع إدخال PVRV / تنفيس الخزان

بالنسبة لاستفسار خزان ضغط-تفريغ جوي أو منخفض الضغط، قدم المعلومات المتاحة ذات الصلة بالمشروع:

• نوع الخزان المحمي وأساس التصميم؛;
• ضغط تصميم الخزان؛;
• تفريغ تصميم الخزان؛;
• الضبط المطلوب لجهة الضغط؛;
• الضبط المطلوب لجهة التفريغ؛;
• أساس التعبئة أو التدفق الداخل؛;
• أساس التفريغ أو الضخ؛;
• أساس التنفيس الحراري حيثما كان ذلك مناسبًا؛;
• معلومات نظام التغطية بالغاز الخامل حيثما وجدت؛;
• سعة التنفيس المطلوبة لجهة الضغط؛;
• سعة التنفيس المطلوبة من جهة التفريغ؛;
• أساس التنفيس في حالات الطوارئ؛;
• ترتيب التنفيس أو التصريف والقيود ذات الصلة؛;
• متطلبات توافق الوسط أو البخار مع المواد؛;
• ورقة بيانات الصمام الحالية أو معلومات التعريف لأعمال الاستبدال.

الغرض من هذا الفرع ليس إجراء حساب مقاسات PVRV داخل طلب عرض السعر، بل التأكد من أن الاستفسار يوضح أن أسئلة جهة الضغط وجهة التفريغ وحالات الطوارئ هي أسئلة منفصلة قد يحتاج كل منها إلى التحقق.

فرع مدخلات صمام الأمان / الضغط الزائد

بالنسبة لاستفسار صمام الأمان على المعدات المضغوطة المعمول بها، قدم معلومات المشروع المتاحة ذات الصلة بمراجعة التنفيس:

• المعدات المحمية؛;
• سيناريو الضغط الزائد المطبق؛;
• أساس تصميم المعدات أو المشروع المعمول به؛;
• ضغط التشغيل؛;
• ضبط الضغط المطلوب؛;
• سعة التنفيس المطلوبة؛;
• ظروف ضغط ودرجة حرارة التنفيس؛;
• طور المائع ومعلومات الخصائص المطلوبة للمائع؛;
• فتحة مرشحة أو معلومات السعة المتاحة، إذا كانت محددة مسبقًا؛;
• الضغط الخلفي وظروف نظام التفريغ؛;
• شهادة السعة المطلوبة أو الوثائق الداعمة حيثما ينطبق ذلك؛;
• لوحة بيانات الصمام الحالية أو ورقة البيانات أو حساب التحديد لأعمال الاستبدال.

هذا الفرع مبني على متطلب تنفيس الضغط الزائد والأدلة اللازمة للتحقق من الجهاز المقترح مقابل هذا المتطلب, ، وليس على التنفس الداخلي والخارجي للخزان.

متى يتم توجيه السؤال إلى جهة فنية متخصصة

يجب أن تتوقف هذه المقارنة بمجرد تحديد مسار الحماية الصحيح.

سؤال يتعلق بالخزان ويتطلب تحليلاً مفصلاً للتنفيس العادي أو تنفيس الطوارئ أو التغطية بالغاز ينتمي إلى مسار هندسة تنفيس الخزانات.

سؤال يتعلق بصمام الأمان ويتطلب حساب حمل التنفيس أو اختيار الفتحة أو التحقق التفصيلي من السعة ينتمي إلى مسار حساب مقاسات صمامات الأمان المخصص.

ينتمي أي سؤال عام حول تركيب صمام الأمان أو اختياره إلى موضوع اختيار صمامات الأمان.