Für einen glaubwürdigen Rohrbruchfall im Wärmetauscher sollte das Sicherheitsventil für die erforderliche Druckentlastungsaufgabe ausgelegt werden, die nach Berücksichtigung des tatsächlichen Bruchdurchflusses, der Entlastungsphase, der Reaktion des angeschlossenen Niederdrucksystems und einer technisch begründeten Systemdurchflussgutschrift verbleibt. Es sollte nicht automatisch anhand des normalen Wärmetauscherdurchflusses, der Anschlussgröße, eines vorhandenen Ventils oder einer …
Für einen glaubwürdigen Rohrbruchfall im Wärmetauscher sollte das Sicherheitsventil für die erforderliche Druckentlastungsaufgabe ausgelegt werden, die nach Berücksichtigung des tatsächlichen Bruchdurchflusses, der Entlastungsphase, der Reaktion des angeschlossenen Niederdrucksystems und einer technisch begründeten Systemdurchflussgutschrift verbleibt. Es sollte nicht automatisch anhand des normalen Wärmetauscherdurchflusses, der Anschlussgröße, eines vorhandenen Ventils oder der Annahme ausgelegt werden, dass der gesamte Hochdruckseitenstrom in die Niederdruckseite gelangt.
Ein Rohrbruch ist daher zunächst ein Systemüberdruckproblem, bevor er zu einem Ventilkapazitätsproblem wird. Der Ingenieur muss zuerst die tatsächlichen Hochdruck- und Niederdruckgrenzen identifizieren, den postulierten internen Versagenspfad definieren, bestimmen, was diesen Pfad in welchem Zustand überqueren kann, feststellen, was das angeschlossene Niederdrucksystem legitim bewältigen kann, und entscheiden, ob eine stationäre Entlastungsgrundlage ausreichend ist.
Diese Logik ist in Raffinerie-, Petrochemie-, Chemieverarbeitungs-, Gasverarbeitungs-, Versorgungs- und anderen Mantel-Rohr-Wärmetauscheranwendungen nützlich, da die maßgebliche Frage nicht die Branchenbezeichnung ist. Es ist die Druckbeziehung zwischen den beiden Seiten und die Reaktion des aufnehmenden Systems, wenn eine interne Druckgrenze versagt.
Die technische Reihenfolge ist: glaubwürdiges Szenario → HP/LP-Grenze → Versagensgrundlage → Bruchdurchfluss und Phase → Reaktion des Niederdrucksystems → begründete Systemgutschrift → Eignung stationär/transient → erforderliche Druckentlastungseinrichtung (PRD)-Aufgabe → spätere Ventilauslegung und RFQ.
Bestätigen Sie das Rohrbruchszenario und die gefährdete Druckgrenze
Hochdruck- und Niederdruckseite von Mantel- und Rohrseite unterscheiden
Der erste zu vermeidende Fehler ist die Annahme, dass die Mantelseite immer die Niederdruckseite oder die Rohrseite immer die Hochdruckseite ist. Mantelseite und Rohrseite beschreiben die Wärmetauscherkonstruktion; Hochdruck- und Niederdruckseite beschreiben die tatsächliche Druckbeziehung der Anwendung.
Für die Rohrbruch-Entlastungsanalyse lautet die relevante Frage: Welches Drucksystem kann Fluid durch einen internen Rohrbruch treiben, und welche Niederdruck-Druckgrenze könnte dadurch überdruckt werden?
Die britische Health and Safety Executive (HSE) erkennt Rohrbruch als eine der Versagensarten von Wärmetauschern an, die bei der Anlagensicherheitsbewertung berücksichtigt werden müssen. Auch die Prozesssicherheitsarbeit von AIChE behandelt Rohrbruch als internes Versagen, das ein System mit niedrigerem Druck beanspruchen kann. Die tatsächlichen Projektdrücke, zulässigen Grenzwerte und die Zuordnung von Mantel- und Rohrseite müssen aus der maßgeblichen Projektauslegungsgrundlage bestätigt werden und dürfen nicht allein aus der Wärmetauscherkonstruktion abgeleitet werden.
Zum Beispiel können zwei Wärmetauscher mechanisch ähnlich aussehen, während ihre Druckverhältnisse entgegengesetzt sind. In einem Fall kann der Rohrseitenstrom die Hochdruckquelle sein, in einem anderen die Mantelseite. Eine Entlastungsprüfung, die von “Mantel gleich Niederdruck” ausgeht, kann daher die falsche geschützte Grenze festlegen, bevor überhaupt eine Auslegungsberechnung beginnt.
Für weitergehende Entlastungsszenarien von Wärmetauschern über die in diesem Artikel behandelte Frage der Rohrbruchlast hinaus siehe den Anwendungsleitfaden für Sicherheitsventile an Wärmetauschern.
Angeschlossene Niederdruck-Druckgrenze festlegen
Die gefährdete Druckgrenze kann über den Wärmetauscherkörper hinausreichen. Wenn die Niederdruckseite während des Ereignisses mit Rohrleitungen oder anderen Ausrüstungen verbunden bleibt, muss die Analyse das relevante angeschlossene Drucksystem identifizieren, anstatt anzunehmen, dass nur der Wärmetauscher selbst beansprucht wird.
Das bedeutet nicht, dass jedes angeschlossene Element automatisch zu einer identischen Entlastungsberechnung gehört. Es bedeutet, dass die geschützte Grenze bewusst festgelegt werden muss, bevor die erforderliche Entlastungslast ermittelt werden kann.
- Quelle: Welches Drucksystem kann das interne Versagen speisen?
- Aufnehmende Grenze: Welche Ausrüstungen mit niedrigerem Druck und angeschlossene Rohrleitungen sind betroffen?
- Offene Verbindungen: Welche Wege bleiben während des Störfalls verbunden?
- Schutz: Welcher Teil dieser Grenze soll durch das Druckentlastungssystem geschützt werden?
Eine nützliche Angewohnheit bei der Auslegungsprüfung ist, die Niederdruckseite über den Wärmetauscherstutzen hinaus zu verfolgen, bevor das Ventil diskutiert wird. Bleibt der Wärmetauscher während des Ereignisses hydraulisch mit einem Header, Behälter, Abscheider, Rücklaufkreis oder einem anderen druckbeaufschlagten Equipment verbunden, kann diese Verbindung das Systemverhalten verändern. Das Vorhandensein der Verbindung begründet nicht automatisch eine Entlastungsgutschrift, aber ihre Vernachlässigung kann zu einem ebenso unvollständigen Modell führen.
Lassen sich diese Fragen nicht aus der Projektbasis klären, sollte die Bearbeitung der erforderlichen Abblaseleistung pausieren, statt dass eine angenommene Ventilgröße das geschützte System nachträglich definiert.
Szenario-Glaubwürdigkeit von der Entlastungslastberechnung trennen
Die prozesssicherheitstechnischen Arbeiten von AIChE zum Rohrbruch zeigen, dass die Glaubwürdigkeit eines Szenarios und die geeignete Schutzstrategie selbst einer ingenieurmäßigen Bewertung bedürfen können. Glaubwürdigkeit und Ermittlung der Entlastungslast sollten daher getrennte Entscheidungen bleiben.
- Feststellen, ob der Rohrbruch in die Überdruckanalyse gehört.
- Ist dies der Fall, feststellen, welche Last das Schutzsystem beherrschen muss.
Eine Glaubwürdigkeitsbewertung kann nicht durch die beiläufige Aussage ersetzt werden, ein Rohrbruch sei unwahrscheinlich. Ebenso wenig begründet die Anerkennung eines Rohrbruchs als glaubwürdig eine universelle Bruchfläche, einen erforderlichen Durchfluss oder eine Entlastungseinrichtung als Lösung.
| Status prüfen | Technische Maßnahme | Entscheidungsgrenze |
|---|---|---|
| Szenario und geschützte Grenze sind ausreichend definiert | Weiter zur Fehlerpfadanalyse. | Springen Sie nicht direkt zu einem Ventilmodell oder einer Bohrung. |
| Anwendbarkeit des Szenarios oder geschützte Grenze bleibt ungeklärt | HALTEN die Auslegungsgrundlage und schließen Sie die fehlende technische Eingangsgröße. | Verwenden Sie keine angenommene PSV-Größe, um die Lücke in der Szenariodefinition zu füllen. |
| Ein separates Verfahrensgefahren-Konzept deckt einen Teil des Problems ab | Leiten Sie diese Frage an die zuständige Disziplin für die Gefahrenanalyse weiter und behalten Sie dabei die Entlastungsschnittstelle bei, wo dies zutrifft. | Behandeln Sie die PRD-Auslegung nicht als vollständige Gefahrenbewertung. |
Definieren Sie den glaubhaften Rohrbruchpfad, bevor Sie den Entlastungsstrom berechnen
Definieren Sie den postulierten internen Fehler
Für die Entlastungsanalyse ist ein Rohrbruchszenario ein definierter postulierter interner Fehlerpfad zwischen dem System mit höherem und dem mit niedrigerem Druck. Es sollte nicht als Synonym für jedes Nadelloch, jeden Sickerdurchgang oder jede kleinere Rohrleckage behandelt werden.
Die Fehlergrundlage ist wichtig, weil die Menge an Fluid, die auf die Niederdruckseite übergehen kann, von dem Pfad abhängt, über den dieses Fluid entweichen kann.
Die anwendbare Fehlergeometrie ist eine projekttechnische Eingangsgröße. Dieser Artikel legt keine universelle Bruchfläche, Anzahl ausgefallener Rohre, Rohrabmessung oder andere feste Fehlerannahme fest.
Betrachten Sie einen beispielhaften Wärmetauscher mit einem deutlich höherdruckbeaufschlagten Prozessstrom auf der einen Seite und einem niedrigerdruckbeaufschlagten Kreislauf auf der anderen Seite. Selbst wenn der Hochdruckstrom einen großen Normaldurchsatz aufweist, beginnt die Entlastungsberechnung nicht damit, diesen Durchsatz in das PSV-Datenblatt zu übernehmen. Sie beginnt mit der Frage, was der definierte Rohrbruch tatsächlich verbindet und welchen Durchfluss dieser Fehlerpfad unter den geltenden Quell- und Empfangsbedingungen übertragen kann.
Hochdruckquelle identifizieren, die den Fehlerfall speist
Die Hochdruckseite bestimmt die Quelle des Ereignisses, aber die Quellenverfügbarkeit ist nicht gleich dem Bruchdurchfluss.
Die technische Prüfung sollte drei Konzepte getrennt halten:
- Quellenzustand: was das Hochdrucksystem für den Versagensfall bereitstellen kann;
- Einschränkung des Versagenspfads: was die postulierte innere Öffnung passieren lässt;
- Empfangszustand: wie das Niederdrucksystem und der Fluidzustand beeinflussen, was tatsächlich in dieses System gelangt.
Der normale Wärmetauscherdurchsatz kann für den Quellenkontext relevant sein, ist aber nicht automatisch der Bruchdurchfluss. Ebenso sollte nicht angenommen werden, dass der gesamte Strom der Hochdruckseite den Versagensfall passiert, nur weil er stromaufwärts vorhanden ist.
Dies ist auch der Grund, warum der Ausgangspunkt beim vorhandenen PSV eine Prüfung in die falsche Richtung lenken kann. Ein installiertes Ventil zeigt, was zuvor ausgewählt wurde; es beweist nicht, was das aktuelle Rohrbruchszenario erfordert. Das Szenario legt zuerst die Aufgabe fest. Die Kandidatenkapazität wird danach mit dieser Aufgabe verglichen.
Versagensgeometrie projektspezifisch festlegen
Die Versagensgeometrie kann den Durchfluss durch den internen Bruchpfad wesentlich beeinflussen und muss daher aus der anwendbaren Projektmethodik und der technischen Auslegungsgrundlage stammen.
Bevor die Belastung berechnet wird, muss die technische Auslegungsgrundlage des Projekts die Rohrabmessungen, die angenommene Versagensgeometrie, die Anzahl der ausgefallenen Rohre (falls zutreffend), die effektive Durchflussfläche sowie die tatsächlichen Hoch- und Niederdruckbedingungen bestätigen, die in der Analyse verwendet werden.
Wenn der Versagenspfad nicht definiert wurde, darf keine erforderliche Belastung für einen Rohrbruch berechnet oder akzeptiert werden. Eine vorhandene PSV-Größe, der Stutzenanschluss des Wärmetauschers oder ein früheres Ergebnis belegen nicht die fehlende Versagensgrundlage.
Ermitteln, was tatsächlich den Bruchpfad durchströmt
Den normalen Wärmetauscherdurchfluss nicht als Standard-Bruchdurchfluss verwenden
Der normale Wärmetauscherdurchfluss beschreibt den bestimmungsgemäßen Betrieb. Der Rohrbruchdurchfluss beschreibt den Übergang durch einen unbeabsichtigten internen Versagenspfad. Es handelt sich um unterschiedliche technische Größen.
Der normale Betriebsdurchfluss kann Teil des Quellen- oder Systemkontexts sein, sollte aber nicht automatisch zur erforderlichen Belastung des Sicherheitsventils werden.
Der normale Prozessdurchfluss beantwortet, wie der Wärmetauscher arbeitet. Der Bruchdurchfluss beantwortet, was während des Überdruckereignisses den Versagenspfad passieren kann.
Diese Unterscheidung ist besonders bei Umbauten und der Überprüfung von Ersatzventilen nützlich. Ein Prozessdatenblatt kann den normalen Durchfluss unmittelbar sichtbar machen, während die ursprüngliche Rohrbruchgrundlage fehlt oder unzureichend dokumentiert ist. Der leicht verfügbare Betriebsdurchfluss sollte nicht für die fehlende Entlastungsanalyse eingesetzt werden, nur weil er die am einfachsten zu findende Zahl ist.
Nicht annehmen, dass der gesamte Hochdruckstrom den Versagenspfad durchströmt
Die entgegengesetzte Abkürzung ist ebenfalls unzuverlässig: anzunehmen, dass der gesamte Strom auf der Hochdruckseite automatisch zum Rohrbruchdurchfluss wird.
Die Menge, die die Niederdruckseite erreicht, hängt vom definierten Versagenspfad, der verfügbaren Quellenbedingung, den Strömungswiderständen zwischen Quelle und Versagensstelle sowie dem Fluidverhalten durch die Versagensstelle ab.
- Quelle: Ermitteln, was die Versagensstelle speisen kann.
- Pfad: Die postulierte interne Versagensgrundlage festlegen.
- Übertragung: Ermitteln, was diesen Pfad überströmen kann.
- Zustand: Ermitteln, welche Phase oder welcher Zustand das aufnehmende System erreicht.
- Reaktion: Erst danach ermitteln, was das Niederdrucksystem und die zugehörige PRD aufnehmen müssen.
Nur das Ergebnis dieser engineeringtechnischen Kette sollte in die Berechnung der erforderlichen Abblaseleistung einfließen.
Die Fluidphase ermitteln, die die Niederdruckseite erreicht
Die Fluidphase ist Teil der Auslegungsgrundlage für den Rohrbruch-Entlastungsfall und kein Detail, das bis zur Ventilauswahl zurückgestellt werden darf.
Die AIChE-Rohrbruchmodellierung hat verschiedene Flüssigkeits- und Dampf-Reaktionsfälle untersucht und stützt die Schlussfolgerung, dass das Phasenverhalten die Druckreaktion auf der Niederdruckseite wesentlich beeinflussen kann. Je nach tatsächlichem Betriebszustand kann das Fluid, das die Bruchstelle durchströmt, in einer ähnlichen Phase bleiben, verdampfen oder einen gemischten bzw. zweiphasigen Zustand bilden.
Ein wichtiges praktisches Beispiel ist eine Hochdruckflüssigkeit, die beim Eintritt in die Niederdruckseite eine erhebliche Druckabsenkung erfährt. Die Tatsache, dass der Quellenstrom stromaufwärts flüssig war, beweist nicht, dass der Entlastungszustand flüssig bleibt. Wenn Verdampfung relevant wird, müssen die Reaktion des aufnehmenden Systems und die letztendliche PRD-Aufgabe diesen tatsächlichen Zustand widerspiegeln und nicht die stromaufwärtige Bezeichnung.
Die umgekehrte Lehre ist ebenso wichtig: Verdampfung nicht allein aufgrund des Druckabfalls annehmen. Der tatsächliche Entlastungszustand kann nicht allein aus dem Wärmetauschertyp abgeleitet werden. Fluidzusammensetzung, thermodynamische Eigenschaften, Hoch- und Niederdruckbedingungen sowie das daraus resultierende Phasenverhalten müssen aus den Projektdaten ermittelt werden.
Der Ingenieur sollte daher nicht nur fragen: “Wie hoch ist der Bruchdurchfluss?”, sondern “Welcher Durchfluss in welchem Zustand stellt tatsächlich die Überdruck-Herausforderung auf der Niederdruckseite dar?”
Wenn das Phasenverhalten die erforderliche Aufgabe wesentlich verändern kann, aber ungeklärt bleibt, sollte die Auslegungsgrundlage auf HALTEN.
Ermitteln, welchen Anteil des Ereignisses das Niederdrucksystem berechtigterweise bewältigen kann
Die Reaktion des angeschlossenen Niederdrucksystems definieren
Der in die Niederdruckseite eintretende Durchfluss ist nicht zwangsläufig identisch mit dem Durchfluss, den ein dediziertes Druckentlastungsventil letztendlich abführen muss.
Nachdem der Bruchzustrom ermittelt wurde, stellt sich die nächste Frage, wie das angeschlossene Niederdrucksystem reagiert. Fluid kann in angeschlossene Anlagenteile oder über einen anderen verfügbaren Pfad strömen, doch jede derartige Reaktion muss unter dem Rohrbruch-Entlastungsfall bewertet werden und darf nicht aus dem Normalbetrieb abgeleitet werden.
Der Bruchzustrom ist die Herausforderung, die in das Niederdrucksystem eintritt. Die erforderliche PRD-Aufgabe ist der Anteil, den die dedizierte Druckentlastungsfunktion bewältigen muss, nachdem nur technisch begründete Systemreaktionen angerechnet wurden.
Bestehende Auslass- oder offene Strömungswege nur bei technischer Rechtfertigung anrechnen
Ein bestehender Auslass auf der Niederdruckseite ist nicht automatisch zusätzliche Abblaseleistung. Die AIChE-Arbeit zur Untersuchung von Hydraulikkreisläufen mit niedrigerem Druck beim Rohrbruchschutz stützt die Behandlung eines solchen Pfades als potenziellen technischen Anrechnungswert nur dann, wenn seine Rolle unter dem Störfall nachgewiesen wurde.
Eine häufige Falle bei der Auslegungsprüfung ist ein Auslass, der im Normalbetrieb großzügig offen erscheint. Es kann verlockend sein, seinen Normalmassenstrom als bereits verfügbare Kapazität während des Rohrbruchs zu betrachten. Die eigentlichen Fragen sind jedoch, ob dieser Pfad weiterhin angeschlossen bleibt, ob er im Störfall verfügbar bleibt, was er unter diesen Bedingungen durchlassen kann und ob die Schutzphilosophie des Projekts darauf zurückgreifen darf.
Bevor ein vorhandener Pfad angerechnet wird, sollten vier Fragen geklärt sein:
- Anschluss: Ist der Pfad im Störfall tatsächlich mit dem geschützten System verbunden?
- Verfügbarkeit: Ist zu erwarten, dass er bei einem Rohrbruch offen und verfügbar bleibt?
- Kapazitätsgrundlage: Wurde seine relevante Kapazität im Störfall ermittelt und nicht aus dem Normalmassenstrom abgeleitet?
- Schutzgrundlage: Ist die Anrechnung dieses Pfads als Teil der Überdruckschutz-Philosophie des Projekts akzeptiert?
Wenn eine dieser Fragen ungeklärt bleibt, darf der normale Auslassmassenstrom nicht stillschweigend von der erforderlichen Entlastungsleistung der PRD abgezogen werden.
| Status des bestehenden Pfads | Behandlung der Entlastungsaufgabe | Entscheidung |
|---|---|---|
| Verfügbarkeit und Reservekapazität sind innerhalb der Schutzgrundlage technisch begründet | Nur die durch die Projektanalyse festgelegte Systemgutschrift verwenden. | Mit der Ermittlung der Restaufgabe fortfahren. |
| Pfad vorhanden, aber Verfügbarkeit oder Reservekapazität ungeklärt | Keine Gutschrift annehmen. | HALTEN die Gutschriftsannahme. |
| Pfad für den Störfall nicht verfügbar | Nicht als Teil der Entlastungsgrundlage heranziehen. | Den verbleibenden Schutzbedarf ohne diese Gutschrift ermitteln. |
Systemhandhabungskapazität von der Restaufgabe der PRD trennen
Die Analyse sollte drei Ebenen getrennt betrachten:
- Eintretende Bruchbelastung: was durch den postulierten internen Ausfall in das Niederdrucksystem gelangt;
- Begründete Systembewältigung: was das angeschlossene System während des Störfalls legitim aufnehmen oder durchleiten kann;
- Verbleibende erforderliche Entlastungsaufgabe: was für die dedizierte Druckentlastungsfunktion verbleibt.
Dies sind konzeptionelle ingenieurtechnische Ebenen, keine universelle arithmetische Formel. Der Umfang einer etwaigen Anrechnung von Systemdurchfluss muss aus der tatsächlichen Störfallanalyse ermittelt werden.
Die Kapazität eines vorhandenen Ventils sollte nicht verwendet werden, um diese Aufgabe rückwärts zu ermitteln. Die erforderliche Aufgabe ergibt sich aus der Szenarioanalyse; die Kapazität von Kandidaten wird anschließend geprüft.
Dies ist eine der nützlichsten Prüfungen bei Brownfield-Arbeiten. Wenn die Argumentation mit “Das installierte Ventil führt so viel Durchfluss ab, also muss der Wärmetauscher geschützt sein” beginnt, ist die Logik verkehrt. Die Überprüfung sollte die Aufgabe unabhängig vom installierten Ventil nachvollziehen können und erst dann das vorhandene Gerät mit der rekonstruierten Anforderung vergleichen.
Reaktive Interstream-Vermischung einer separaten Gefahrenanalyse zuordnen
Ein Rohrbruch kann zwei Prozessströme miteinander in Kontakt bringen. Wenn die Vermischung eine separate Reaktion, Dampfbildung oder Energiefreisetzung verursachen kann, schließt eine alleinige hydraulische Rohrbruch-Entlastungsberechnung dieses Risiko nicht aus.
Diese Grenze wird besonders wichtig bei Prozesswärmetauschern, bei denen beide Seiten Prozessfluide statt einer harmlosen Versorgungsmedienpaarung enthalten. Die hydraulische Übertragungslast kann nur ein Teil des Ereignisses sein, wenn die Vermischung zwischen den Strömen eine zusätzliche Gefahr erzeugt.
Dieser Zustand muss der entsprechenden Prozessgefahrenanalyse zugeführt werden. Die Auslegung von Druckentlastungseinrichtungen kann Teil der Schutzstrategie bleiben, aber sie kann nicht die Bewertung der Vermischungsgefahr selbst ersetzen.
Ob eine solche Gefahr besteht, hängt von den tatsächlichen Prozessfluiden und -bedingungen ab und muss anhand der projektspezifischen Prozesssicherheitsgrundlage bestätigt werden.
Entscheiden, ob eine stationäre Entlastungsauslegung ausreichend ist
Erkennen, wann eine frühe Druckreaktion die Schutzentscheidung bestimmen kann
Eine konventionelle Entlastungsberechnung fragt, welchen Durchfluss das Schutzsystem bewältigen muss. Einige Rohrbruchfälle werfen eine weitere Frage auf: Kann die niederdruckseitige Grenze eine schnelle Druckreaktion erfahren, bevor eine stationäre Entlastungsbilanz ausreicht, um den Schutz nachzuweisen?
Die technische Arbeit von AIChE und IChemE zum Rohrbruch in Wärmetauschern spricht dafür, das transiente Verhalten auf der Niederdruckseite zu berücksichtigen, wenn der zeitliche Ablauf von Druckanstieg und Schutzreaktion wesentlich ist. Das bedeutet nicht, dass jeder Wärmetauscher eine dynamische Modellierung erfordert.
Ein nützliches Beispiel ist eine Niederdruckseite mit einem erheblichen Flüssigkeitsinventar und begrenzter Kompressibilität. Ein plötzlicher Zustrom von der Hochdruckseite kann die frühe Druckreaktion zu einem wichtigen Teil der Schutzfrage machen. Bei einem anderen Wärmetauscher mit anderem Inventar, Strömungsweg, Phasenverhalten und Druckverhältnis kann eine stationäre Betrachtung ausreichend sein. Die Analysemethode sollte dem Systemverhalten folgen und nicht einer pauschalen Regel.
Stationäre Kapazität von transientem Druckschutz trennen
Diese Schlussfolgerungen sind nicht gleichwertig:
- das Ventil kann den festgelegten stationären erforderlichen Durchfluss abführen;
- es wurde nachgewiesen, dass das geschützte System während des gesamten Rohrbruchereignisses ausreichend geschützt bleibt.
Die zweite Schlussfolgerung kann zusätzliche Nachweise zum Systemverhalten erfordern.
Ein größeres Sicherheitsventil sollte daher nicht als universelle Lösung für einen schnellen Rohrbruch-Transienten betrachtet werden. Wenn die ungeklärte Frage den Druckanstiegszeitpunkt, das Systemverhalten, das Ansprechverhalten der PRD oder den Einbauort betrifft, belegt eine zusätzliche stationäre Abblaseleistung allein keinen ausreichenden Schutz.
Es gibt außerdem einen wichtigen Unterschied zwischen einer konservativen Zahl und einer konservativen ingenieurtechnischen Grundlage. Die Annahme eines ungewöhnlich großen Durchflusses mag bei einer stationären Leistungsprüfung konservativ erscheinen, sie löst jedoch weder eine falsche Phasenannahme, eine nicht verifizierte Anrechnung des Systemdurchflusses, ein frühes transienten Druckproblem noch ein Problem beim Ansprechverhalten der Schutzeinrichtung. Konservativität bei einem Eingabewert kann kein gültiges Modell des Szenarios ersetzen.
Ansprechverhalten und Einbauort der PRD nur prüfen, wenn sie den Systemschutz verändern
Ansprechverhalten und Einbauort der PRD sind nur dann von Bedeutung, wenn sie die Schutzreaktion der relevanten Druckbegrenzung wesentlich beeinflussen. Dieser Artikel schreibt weder eine Ansprechzeit noch einen Einbauort vor; diese Schlussfolgerungen hängen von der tatsächlichen System- und Projektanalyse ab.
| Technische Frage | Wenn ausreichend geklärt | Wenn ungeklärt und wesentlich |
|---|---|---|
| Stellt die stationäre Grundlage die erforderliche Schutzentscheidung ausreichend dar? | Weiter bis zur Festlegung der Betriebsbedingungen. | Auf die erforderliche transiente oder dynamische Untersuchung eskalieren. |
| Könnte das frühe Druckverhalten des Systems die Angemessenheit des Schutzes beeinflussen? | Die validierte ingenieurtechnische Grundlage beibehalten. | Behaupten Sie nicht, dass allein die stationäre Kapazität den Fall abschließt. |
| Sind das Ansprechverhalten oder die Position der PRD für die Systemreaktion maßgeblich? | Fahren Sie auf der festgelegten Basis fort. | Berücksichtigen Sie diese Effekte in der verantwortlichen Systemanalyse vor der endgültigen Auswahl. |
Wenn die Angemessenheit der stationären Analyse ungeklärt bleibt, bleibt die Auslegungsgrundlage auf HALTEN bis zur erforderlichen transienten oder dynamischen Überprüfung.
Die erforderliche Rohrbruch-Entlastungsaufgabe vor der Auswahl des Sicherheitsventils festschreiben
Die genehmigte Versagens- und Phasenbasis dokumentieren
Bevor mit der Ventilauslegung begonnen wird, sollte die Engineering-Akte festhalten, welches Drucksystem die Hochdruckquelle ist, welche angeschlossene Niederdruckgrenze geschützt wird, die genehmigte Rohrversagensbasis, das abblasende Fluid und die in der Analyse verwendete Phase oder der Zustand.
Die Drücke, die Geometrie, die Fluideigenschaften, die Versagensannahmen und der berechnete Bruchdurchfluss, die zur Festlegung dieser Basis verwendet wurden, müssen aus den tatsächlichen Projektdaten stammen.
Diese Dokumentationsdisziplin ist bei neuen Projekten und bei bestehenden Anlagen aus demselben Grund wichtig: Ein zukünftiger Ingenieur sollte verstehen können, warum die Ventilaufgabe existiert, ohne das Szenario aus dem zufällig installierten Ventil ableiten zu müssen.
Jeden begründeten Systemdurchfluss-Gutschriftwert dokumentieren
Wenn die erforderliche Druckentlastungsaufgabe auf einem vorhandenen Durchflusspfad auf der Niederdruckseite beruht, sollte diese Gutschrift in der technischen Auslegungsgrundlage sichtbar sein und nicht im endgültigen Abblaselastwert verborgen bleiben. Die Dokumentation sollte zeigen, dass der Pfad für den Störfall bewertet wurde, und die Rolle benennen, die er voraussichtlich übernehmen soll.
Die verbleibende erforderliche Entlastungsaufgabe festlegen
Erst nachdem der Versagenspfad, der Berstdurchfluss, das Phasenverhalten, die Reaktion des angeschlossenen Systems und der erforderliche Analysemodus ausreichend geklärt sind, kann die erforderliche Last für den Rohrbruch festgelegt werden.
Welchen erforderlichen Durchfluss und welchen Entlastungszustand muss die dedizierte Druckentlastungsfunktion für die genehmigte Rohrbruch-Auslegungsgrundlage bewältigen?
- Ist das Szenario zur Analyse freigegeben?
- Ist die geschützte HP/LP-Grenze eindeutig festgelegt?
- Ist die Grundlage des Versagenspfads eindeutig festgelegt?
- Wird der Berstdurchfluss vom normalen Prozessdurchfluss und vom gesamten Quellendurchfluss unterschieden?
- Ist die Entlastungsphase bzw. der Entlastungszustand festgelegt?
- Ist jede Systemdurchfluss-Gutschrift für den Störfall technisch begründet?
- Wurde die Frage Stationärzustand versus instationärer Zustand geklärt?
- Werden separate reaktive oder verfahrenstechnische Gefahren ihrer jeweiligen Analyse zugeführt?
Wenn ein ungeklärter Punkt die erforderliche Abblaseleistung wesentlich verändern kann, ist das richtige Ergebnis keine geschätzte Ventilgröße. Die Lastannahme bleibt bei HALTEN.
Dieser Artikel endet vor der Bestimmung eines Sicherheitsventilmodells, einer Öffnung, einer möglichen zertifizierten Abblaseleistung oder einer projektspezifischen Konformitätsaussage. Für diesen nächsten Schritt nutzen Sie die Leitfaden zur Auslegung von Sicherheitsventilen.
Übergabe der Lastannahme an Ventilauslegung und RFQ-Prüfung
Das Druckentlastungskonzept nach API trennt die Analyse des Entlastungssystems von der späteren Auslegung und Auswahl des Druckentlastungsgeräts. Sobald die erforderliche Rohrbruchlast freigegeben ist, können Ventilkandidaten anhand einer definierten Anforderung bewertet werden, statt das Szenario aus einer vorhandenen Ventilgröße oder einem Wärmetauscheranschluss zu rekonstruieren.
Eine praktische Übergabe an Auslegung/RFQ sollte die freigegebene erforderliche Abblaseleistung, das abzuführende Fluid und die Phase/den Zustand, die relevante Projektdruckbasis, die stromabwärtige bzw. Gegendruckbasis, sofern zutreffend, projektspezifische maßgebende Anforderungen sowie alle Bedingungen aus der Rohrbruchanalyse enthalten, die die spätere Auswahl des Druckentlastungsgeräts beeinflussen.
Für Raffinerie-, Petrochemie-, Chemie-, Gasverarbeitungs-, Versorgungs- oder andere Wärmetauscheranwendungen bleibt das Übergabeprinzip dasselbe: der Ventillieferant sollte eine freigegebene Lastannahme erhalten und nicht aufgefordert werden, das Verfahrensszenario aus einer Stutzen- oder Anschlussgröße oder einem alten Typenschild abzuleiten.
Die Lastannahme für den Rohrbruch sollte von der zuständigen Projekt- oder Entlastungssystem-Disziplin festgelegt und freigegeben werden. Der spätere Ventilauslegungsprozess bestimmt dann, welcher Kandidat eine ausreichende dokumentierte Kapazität für diese freigegebene Anforderung aufweist.
