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Comment la contre-pression affecte les performances des soupapes de sûreté
La contre-pression est l'une des raisons les plus courantes pour lesquelles une soupape de sûreté fonctionne bien sur un banc d'essai mais devient instable après l'installation. Une soupape peut s'ouvrir à la pression de tarage correcte en atelier, mais vibrer, papillonner, perdre sa capacité effective ou ne pas se refermer correctement lorsqu'elle est connectée à une longue tuyauterie de sortie, un silencieux, un collecteur de décharge commun…
La contre-pression est l'une des raisons les plus courantes pour lesquelles une soupape de sûreté fonctionne bien sur un banc d'essai mais devient instable après l'installation. Une soupape peut s'ouvrir à la pression de tarage correcte en atelier, mais vibrer, papillonner, perdre sa capacité effective ou ne pas se refermer correctement lorsqu'elle est connectée à une longue tuyauterie de sortie, un silencieux, un collecteur de décharge commun, un système de ventilation fermé ou un collecteur de torche.
En ingénierie des soupapes de sûreté, la contre-pression n'est pas seulement un détail de tuyauterie. C'est la pression agissant sur le côté sortie de la soupape, et elle peut modifier l'équilibre des forces internes, la levée de la soupape, la capacité de décharge, le blowdown et le comportement de refermeture. Ceci est particulièrement important pour les soupapes de sûreté conventionnelles à ressort, mais les soupapes équilibrées par soufflet et les soupapes pilotées ont également des limites de conception qui doivent être vérifiées.
Ce guide explique comment la contre-pression superposée et la contre-pression accumulée affecter les performances des soupapes de sûreté. Il couvre également les vibrations, le papillotement, les collecteurs de décharge, les silencieux, les soupapes à soufflet équilibrées, les soupapes pilotées et les vérifications pratiques de contre-pression qui doivent être effectuées avant l'achat, l'installation ou la modification du système de décharge. Pour le processus de sélection complet, lisez notre Guide de sélection des soupapes de sûreté.
Point clé d'ingénierie : Une soupape de sûreté ne doit pas être approuvée uniquement parce qu'elle a réussi un test de pression de tarage. Le système de décharge installé doit également être examiné pour la contre-pression superposée, la contre-pression accumulée, la résistance de sortie, la pression du collecteur, la décharge simultanée, la force de réaction de décharge et les limites de contre-pression admissibles par le fabricant.
Pourquoi la contre-pression est un facteur critique de sélection des soupapes de sûreté
Une soupape de sûreté est normalement sélectionnée et testée dans des conditions définies. Après l'installation, cependant, le côté sortie peut être connecté à une tuyauterie de décharge, une tuyauterie de queue, un silencieux, un collecteur commun, un système de ventilation fermé ou un collecteur de torche. Ces systèmes créent une résistance. Lorsque la soupape s'ouvre, cette résistance peut créer une contre-pression à la sortie de la soupape.
La contre-pression peut affecter :
comportement d'ouverture
équilibre des forces sur le disque
levée de la soupape
capacité de décharge effective
blowdown
pression de refermeture
tendance au flottement
tendance au papillotement
risque d'endommagement du siège
usure du guide et de la tige
force de réaction à la décharge
bruit et vibrations
Lors du dépannage sur site, une soupape de sûreté qui vibre après son installation est souvent mise en cause en premier lieu à cause du ressort. Dans de nombreux cas, le véritable problème n'est pas le ressort. C'est le système de décharge : une longue conduite de sortie, un tuyau de sortie sous-dimensionné, trop de coudes, une pression de collecteur commune, la résistance d'un silencieux, l'accumulation de liquide dans la conduite de sortie ou le délestage simultané d'autres soupapes.
API 520 Partie II est une directive clé pour l'examen de l'installation, car elle inclut une analyse d'ingénierie qui peut être utilisée pour confirmer l'installation appropriée des dispositifs de décharge de pression. API 521 est pertinent lorsque la contre-pression fait partie d'un système de décharge de pression ou de dépressurisation plus large, tel qu'un collecteur de torche, un système de ventilation fermé ou un réseau de décharge à l'échelle de l'usine.
La contre-pression admissible exacte dépend de la conception de la soupape, des conditions de service, de la pression de tarage, de la charge de décharge, du système de décharge et des données certifiées par le fabricant. Il n'existe pas de limite de contre-pression unique applicable à toutes les soupapes de sûreté.
Qu'est-ce que la contre-pression dans une soupape de sûreté ?
Contre-pression est la pression côté sortie d'une soupape de sûreté. Elle peut exister avant l'ouverture de la soupape, ou elle peut être générée après l'ouverture de la soupape et le passage du flux à travers le système de décharge.
La contre-pression est différente de la pression d'admission, de la pression de tarage et de la pression de décharge. La pression d'admission agit sur le côté amont de la soupape. La pression de tarage définit quand la soupape commence à s'ouvrir dans des conditions de test spécifiées. La contre-pression agit sur le côté sortie et peut influencer le comportement de la soupape installée.
Définition de la contre-pression
En termes pratiques, la contre-pression répond à cette question :
Quelle pression la soupape de sûreté subit-elle à sa sortie avant et pendant la décharge ?
Cette pression de sortie peut provenir d'une conduite sous pression, d'un système de torche, d'un système de ventilation fermé, d'une longue tuyauterie de décharge, d'un silencieux, d'un silencieux, d'un tuyau de queue, d'une combinaison disque de rupture, d'une accumulation de liquide ou du débit d'autres dispositifs de décharge se déversant dans la même conduite.
La contre-pression est créée par le système de décharge, mais son effet est visible à l'intérieur de la soupape.
Pourquoi la contre-pression n'est pas seulement un problème de tuyauterie
Il est facile de considérer la contre-pression uniquement comme un problème de calcul de tuyauterie. C'est incomplet. La contre-pression modifie la pression agissant sur le côté sortie du disque et peut affecter l'équilibre des forces à l'intérieur de la soupape.
Selon la conception de la soupape, la contre-pression peut modifier :
la pression à laquelle la soupape commence à s'ouvrir
la levée atteinte pendant la décharge
la capacité de décharge effective
le comportement du blowdown
la pression de refermeture
la tendance au chattering ou au flutter
la charge mécanique sur les internes de la soupape
C'est pourquoi une soupape qui réussit les tests en atelier peut se comporter différemment une fois connectée au système de décharge réel. Les tests sur banc confirment la soupape dans des conditions de test. Ils ne prouvent pas automatiquement que le système de décharge installé est acceptable.
La contre-pression peut exister avant l'ouverture de la soupape ou être créée par le flux après le début de la décharge.
Contre-pression superposée vs Contre-pression induite
La contre-pression est généralement divisée en deux types principaux : la contre-pression superposée et la contre-pression accumulée. Comprendre la différence est essentiel avant de sélectionner une soupape de sûreté conventionnelle, équilibrée par soufflet ou pilotée.
Qu'est-ce que la contre-pression superposée ?
Contre-pression superposée est la pression déjà présente à la sortie de la soupape de sûreté avant son ouverture. Elle peut être constante ou variable.
Les sources courantes incluent :
les collecteurs de décharge sous pression
les collecteurs de torche
les systèmes de ventilation fermés
d'autres équipements se déversant dans le même système
systèmes de procédé qui maintiennent la pression en aval de la soupape
systèmes de sortie remplis de liquide ou mal drainés
La contre-pression superposée peut affecter le comportement d'ouverture et l'équilibre des forces. La contre-pression superposée variable est plus difficile à gérer que la contre-pression superposée constante car la soupape peut rencontrer différentes conditions de pression de sortie d'un événement de décharge à l'autre.
Qu'est-ce que la contre-pression accumulée ?
Contre-pression accumulée est la pression générée à la sortie de la soupape après l'ouverture de la soupape de sûreté et le passage du débit de décharge dans le système d'évacuation.
La contre-pression établie dépend de :
débit de décharge
taille de la tuyauterie de sortie
longueur de la tuyauterie de sortie
coudes, réducteurs et raccords
configuration du tuyau de sortie
perte de charge du silencieux ou du résonateur
pression du collecteur commun
résistance du système de torche ou de ventilation
évacuation simultanée par d'autres soupapes
accumulation de condensat ou de liquide dans la tuyauterie de décharge
La contre-pression accumulée est généralement découverte après l'installation ou après une modification de l'usine. La soupape peut être la même, mais le système de sortie a changé.
Tableau comparatif
Article
Contre-pression superposée
Contre-pression induite
Lorsqu'il existe
Avant l'ouverture de la soupape
Après l'ouverture de la soupape
Source principale
Pression existante à la sortie ou dans le collecteur
Écoulement à travers la tuyauterie de décharge et les collecteurs
Peut être
Constant ou variable
Dépendant du débit
Affecte
Force d'ouverture, comportement de réglage et stabilité
Levée, capacité, instabilité (chatter) et refermeture
Cause typique
Collecteur sous pression, système de torche ou système de ventilation fermé
Ligne de sortie longue, sortie sous-dimensionnée, silencieux ou collecteur commun
Examiner le calendrier
Avant la sélection de la soupape
Pendant l'examen hydraulique du système de sortie
Les deux types de contre-pression doivent être identifiés avant la sélection finale de la soupape. Si l'une des valeurs est inconnue, la sélection de la soupape est incomplète.
Comment la contre-pression affecte les soupapes de sûreté conventionnelles à ressort
Une soupape de sûreté conventionnelle à ressort est l'une des conceptions de soupapes de sûreté les plus courantes. Elle utilise la force du ressort pour maintenir le disque fermé contre la pression du système. Lorsque la pression d'admission atteint la pression de tarage, la soupape commence à s'ouvrir.
Les soupapes conventionnelles à ressort peuvent être sensibles à la contre-pression car la pression de sortie peut agir sur le disque et modifier l'équilibre des forces internes de la soupape. Selon la conception et la condition de contre-pression, cela peut affecter l'ouverture, la levée, la capacité, la détente et le refermeture.
La contre-pression peut modifier l'équilibre des forces du disque, la levée, la capacité et le comportement de refermeture.
La contre-pression peut amener une soupape conventionnelle à ressort à :
s'ouvrir à une pression différente de celle attendue
échec de l'obtention d'une levée stable
décharger moins de débit que prévu
claquement pendant la décharge
papillonnement sous une pression de sortie instable
se refermer à une pression instable
endommager le siège, le disque ou le guide par impact répété
Un cas typique sur le terrain concerne une soupape de sûreté à ressort qui a réussi les tests en atelier et s'est ouverte à la pression de tarage correcte. Après installation, elle a claqué pendant la décharge. La soupape a été retirée et testée à nouveau. Elle a toujours réussi. Le problème n'était pas la pression de tarage en atelier. La conduite de sortie était longue, comprenait plusieurs coudes et se déchargeait dans un collecteur commun. Pendant la décharge, la contre-pression accumulée a dépassé l'hypothèse de sélection initiale.
La correction a consisté à calculer la résistance du système de sortie, à examiner la pression du collecteur commun, à réduire les restrictions de sortie inutiles et à confirmer si la soupape conventionnelle était toujours adaptée. Dans certaines positions, une conception à soufflet équilibré a été envisagée. La prévention a été d'inclure la contre-pression admissible et la résistance de la tuyauterie de sortie dans l'examen technique avant l'achat.
Jugement sur le terrain : Si une soupape de sûreté conventionnelle à ressort ne fait que claquer après l'installation, ne supposez pas que le ressort est défectueux. Examinez d'abord la perte de pression d'admission, la résistance de sortie, la contre-pression accumulée, la pression du collecteur commun, la base de dimensionnement de la soupape et les modifications de la tuyauterie de décharge.
Comment la contre-pression affecte les soupapes de sûreté équilibrées par soufflet
Une soupape de sûreté équilibrée par soufflet utilise un arrangement de soufflet pour réduire l'effet de la contre-pression sur l'équilibre des forces de la soupape. Elle est couramment envisagée lorsqu'une soupape à ressort conventionnelle serait trop sensible à une contre-pression superposée ou variable.
Les soupapes à soufflet équilibré peuvent être utiles dans certains services à contre-pression, mais elles ne constituent pas une solution universelle. Le soufflet est un composant critique. Il peut tomber en panne en raison de la fatigue, de la corrosion, de dommages thermiques, de vibrations ou de conditions de service inappropriées. L'évent du chapeau est également important. Si l'évent est bloqué, la soupape peut ne plus fonctionner comme prévu.
Une soupape équilibrée par soufflet peut réduire l'effet de la contre-pression, mais elle ne rend pas le système de décharge non pertinent. Le système de sortie doit toujours être vérifié pour sa capacité, sa force de réaction, le bruit, les vibrations et la décharge sécuritaire.
Dans un service de gaz corrosif, une soupape équilibrée par soufflet a été sélectionnée car la pression du collecteur de décharge variait pendant le fonctionnement. La soupape a néanmoins montré un comportement instable lors de la décharge. L'inspection a révélé que l'évent du soufflet avait été bloqué lors des travaux sur site, et que la pression du collecteur fluctuait plus que supposé initialement. La solution a été de rétablir l'état de l'évent, d'inspecter le soufflet, de revoir la variation de pression du collecteur et de mettre à jour la liste de contrôle de maintenance.
Pour les soupapes équilibrées par soufflet, l'examen de la contre-pression doit inclure :
contre-pression admissible par le fabricant
pression de sortie constante ou variable
compatibilité du matériau du soufflet
risque de fatigue du soufflet
état de l'évent du chapeau
accès à l'inspection
température de service
risque de corrosion ou d'encrassement
Le soufflet ne doit pas être considéré comme une pièce cachée qui n'a jamais besoin d'attention. Dans un service difficile, l'état du soufflet peut devenir un facteur clé de fiabilité.
Comment la contre-pression affecte les soupapes de sûreté pilotées
Une soupape de sûreté pilotée utilise une soupape pilote et la pression du système pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la soupape principale. Selon la conception, certaines soupapes de sûreté pilotées peuvent tolérer une contre-pression plus élevée que les soupapes conventionnelles à ressort. Cependant, cela ne signifie pas que toutes les soupapes pilotées conviennent à tous les services à haute contre-pression.
L'examen de la contre-pression pour une soupape de sûreté pilotée doit inclure la soupape principale, le circuit pilote, la ligne de détection, le système de pression du dôme et le chemin d'échappement pilote. Les données de contre-pression admissible du fabricant doivent être vérifiées pour la conception réelle.
ISO 4126-4 est la directive de la norme ISO pertinente pour les soupapes de sûreté pilotées. Les limites réelles de contre-pression doivent néanmoins être confirmées à partir des données certifiées du fabricant, des spécifications du projet et des conditions de service.
Une erreur courante consiste à choisir une soupape pilotée uniquement parce que le système a une contre-pression élevée. Si le gaz est sale, humide, collant, cireux, cristallisant ou contient des particules, le circuit pilote peut devenir instable ou bloqué. Si l'échappement pilote est affecté par la pression de sortie, le comportement de fermeture peut également changer selon la conception.
Dans un service de gaz haute pression, une soupape de sûreté pilotée a été sélectionnée pour son étanchéité et sa tolérance à la haute contre-pression. En fonctionnement, la soupape est devenue instable. La cause profonde n'était pas la seule contre-pression. Le gaz transportait des gouttelettes de liquide et de fines particules, contaminant la ligne de détection pilote. La pression du collecteur de torche variait également pendant le fonctionnement de l'usine. La correction comprenait la vérification de la ligne pilote, l'ajout d'une filtration ou d'un drainage approprié le cas échéant, la révision des conditions d'échappement pilote et la confirmation de la contre-pression admissible auprès du fabricant.
La prévention est simple : ne sélectionnez pas une soupape de sûreté pilotée uniquement sur la base des termes “ haute contre-pression ”. Examinez ensemble la propreté du fluide, la conception du circuit pilote, la disposition de la ligne de détection, le chemin d'échappement, l'accès à la maintenance et les limites du fabricant.
Contre-pression et capacité des soupapes de sûreté
La contre-pression peut affecter la capacité de décharge effective d'une soupape de sûreté. La capacité certifiée est basée sur des conditions de test ou de certification spécifiques, tandis que la performance installée dépend des conditions d'entrée et de sortie réelles dans l'usine.
Les soupapes de sûreté conventionnelles, équilibrées par soufflet et pilotées ne réagissent pas à la contre-pression de la même manière. Si la contre-pression réelle dépasse la limite admissible du fabricant ou la base de conception utilisée pour la sélection, l'hypothèse de capacité peut ne plus être valide.
La contre-pression peut réduire la performance installée en :
limitant la levée de la soupape
modification du débit à travers la soupape
augmentation de la résistance à la sortie
provoquant un mouvement instable du disque
modifiant le comportement de refermeture
invalidant la base de capacité d'origine
Un cas d'expansion courant se produit lorsqu'une usine ajoute de nouveaux dispositifs de décharge dans un collecteur de décharge existant. Chaque soupape peut avoir été correctement sélectionnée lorsqu'elle a été examinée individuellement. Cependant, lors d'une décharge simultanée, la pression du collecteur peut augmenter et créer une contre-pression superposée ou accumulée plus élevée que prévu. Il en résulte une capacité installée réduite ou un fonctionnement instable de la soupape.
La correction ne consiste pas seulement à vérifier à nouveau la soupape. Le collecteur de décharge, le scénario de décharge simultanée et le système de torche ou de mise à l'air doivent être examinés comme un système. L'API 521 est pertinente dans ces cas car elle fournit des directives pour les systèmes de décharge de pression et de dépressurisation de vapeur dans des installations telles que les usines pétrochimiques, les usines de gaz, les terminaux GNL et les installations de production de pétrole.
La contre-pression est l'une des plusieurs conditions qui peuvent contribuer à l'instabilité et au flottement. Dans de nombreux cas, la contre-pression agit conjointement avec la perte de charge à l'entrée, le surdimensionnement, la pression de procédé instable ou une mauvaise disposition de la tuyauterie de décharge.
La résistance à la sortie et la pression du collecteur peuvent réinjecter de l'instabilité dans la soupape.
Qu'est-ce que l'instabilité ?
Discuter est l'ouverture et la fermeture rapides du disque de soupape. Cela peut entraîner des impacts répétés du disque sur le siège. Cela peut endommager les surfaces d'étanchéité, le guide et le ressort, et transformer un problème hydraulique ou de tuyauterie en une défaillance mécanique.
Le papillonnement peut être causé par :
perte de pression d'entrée excessive
contre-pression excessive accumulée
pression de collecteur instable
soupape surdimensionnée
conditions de procédé instables
mauvaise disposition de la tuyauterie de sortie
disposition de décharge incorrecte
Qu'est-ce que le flottement ?
Flottement est un mouvement de levée instable sans nécessairement se fermer complètement. Le disque peut osciller pendant la décharge. Cela peut sembler moins grave que le cliquetis, mais cela peut toujours endommager les guides, les surfaces d'étanchéité et les composants internes au fil du temps.
Le flottement indique souvent des conditions d'écoulement instables, des fluctuations de pression de sortie ou une soupape fonctionnant en dehors de sa plage de levée stable.
Pourquoi la contre-pression provoque-t-elle l'instabilité
La contre-pression peut réinjecter de l'instabilité dans la soupape. Lorsque la pression de sortie augmente et diminue pendant la décharge, la force agissant sur le disque change. Cela peut affecter la levée, le débit et le comportement de refermeture. Dans un collecteur commun, les ondes de pression ou les décharges simultanées peuvent aggraver cet effet.
Un cas sur le terrain impliquait une soupape de sûreté qui produisait un fort bruit de vibration pendant la décharge. Après maintenance, le siège présentait des marques d'impact. La cause profonde n'était pas un simple défaut du siège. La contre-pression accumulée et la perte de pression d'admission étaient toutes deux présentes. Le disque se déplaçait de manière répétée vers et loin du siège pendant la décharge. La correction a nécessité de revoir la tuyauterie d'admission et de sortie, pas seulement le rodage du siège.
Tuyauterie de sortie, silencieux et collecteurs communs
Le système de sortie de la soupape de sûreté ne doit pas être traité comme une simple connexion de vidange. La tuyauterie de sortie, les silencieux et les collecteurs peuvent créer une contre-pression et des charges mécaniques qui affectent directement les performances de la soupape.
Longues lignes de sortie
Les longues lignes de sortie augmentent la résistance. Plus la tuyauterie est longue et plus le débit de décharge est élevé, plus le système est susceptible de générer une contre-pression accumulée. Les longues lignes peuvent également augmenter les vibrations, les problèmes acoustiques et la force de réaction de la décharge.
La tuyauterie de sortie doit être examinée pour sa taille, sa longueur, ses raccords, son support, sa dilatation thermique et sa direction de décharge sécuritaire. Une tuyauterie de décharge qui semble acceptable mécaniquement peut encore créer une perte de pression trop importante lors de la décharge.
Silencieux et atténuateurs
Les silencieux sont souvent ajoutés pour réduire le bruit de décharge, en particulier pour les services vapeur, air et gaz. Ils peuvent être utiles, mais ils augmentent également la perte de charge.
Une erreur courante consiste à ajouter un silencieux après que la soupape de sûreté a déjà été sélectionnée. La soupape peut avoir été sélectionnée pour une décharge atmosphérique, mais le silencieux augmente la résistance en sortie. La contre-pression accumulée doit être recalculée avant que le silencieux ne soit accepté.
Pour les services vapeur, le silencieux et la tuyauterie de décharge doivent également être examinés pour le drainage. L'accumulation de condensat peut provoquer de la corrosion, des coups de bélier ou un comportement de décharge instable.
Collecteurs de décharge courants
Un collecteur de décharge courant peut créer une contre-pression variable. Ceci est particulièrement important lorsque plusieurs soupapes de sûreté peuvent se décharger simultanément ou lorsque le collecteur est connecté à un système de torche ou de mise à l'air libre.
Le collecteur doit être examiné pour :
pression normale du collecteur
pression maximale attendue du collecteur
scénarios de décharge simultanée
ondes de pression ou pulsations
capacité du système de torche ou de mise à l'air libre
accumulation de liquide
corrosion ou encrassement
changements de maintenance
Traiter un collecteur commun comme un rejet atmosphérique est une erreur grave. Un collecteur a son propre comportement de pression, et ce comportement peut changer pendant un événement de décharge.
Comment vérifier la contre-pression avant d'acheter une soupape de sûreté
La contre-pression doit être vérifiée avant l'achat de la soupape, et non après l'installation. Un fournisseur ne peut pas confirmer l'adéquation à partir de la seule taille d'entrée, de la taille de sortie et de la pression de tarage. L'état du système de sortie doit être décrit clairement.
Données de procédé à fournir
Au minimum, fournissez les données suivantes lors de la demande de devis ou de l'examen technique :
équipement protégé
état du fluide et de la phase
pression de tarage
pression de décharge
capacité de décharge requise
préférence de type de soupape, le cas échéant
destination de sortie
taille et longueur du tuyau de décharge
nombre de coudes, réducteurs et raccords
détails du silencieux, du réducteur de bruit ou du tuyau de sortie
la contre-pression superposée
contre-pression estimée
scénario de décharge simultanée
pression de torche ou de collecteur
exigence de contre-pression admissible, si spécifiée
Questions à poser au fournisseur
Les questions utiles à poser au fournisseur incluent :
Quelle est la contre-pression admissible pour ce type de soupape ?
La contre-pression est-elle constante ou variable ?
La capacité indiquée reste-t-elle valide à notre contre-pression ?
Une conception équilibrée par soufflet ou une conception pilotée est-elle requise ?
Que se passe-t-il si le soufflet tombe en panne ?
Le évent du chapeau doit-il rester ouvert ?
L'échappement du pilote est-il affecté par la pression de sortie ?
Quelles sont les limites de tuyauterie de décharge applicables à cette soupape ?
Quelle orientation d'installation ou quelles exigences de drainage s'appliquent ?
Quelles vérifications de maintenance sont requises pour le circuit du soufflet ou du pilote ?
Documents à demander
L'examen technique doit inclure :
fiche technique de la soupape
données de capacité certifiées
données de contre-pression admissible
base de correction de la contre-pression, le cas échéant
plan d'ensemble
manuel d'installation
données sur le matériau du soufflet, le cas échéant
Les problèmes de contre-pression sont souvent créés par de petits changements de projet qui ne semblent pas importants lors de la construction ou de l'approvisionnement. Les erreurs suivantes sont courantes lors des revues sur site.
Ignorer la contre-pression interne
La contre-pression interne peut être faible lors d'un faible débit de test mais élevée lors d'une décharge complète. Elle doit être calculée ou confirmée pour la charge de décharge réelle et le système de sortie.
Traiter un collecteur commun comme un rejet atmosphérique
Un collecteur commun n'est pas la même chose qu'un rejet atmosphérique. La pression du collecteur peut augmenter pendant la décharge, surtout lorsque plusieurs soupapes se déchargent en même temps.
Ajouter un silencieux après la sélection de la soupape
Un silencieux peut augmenter la résistance de sortie. S'il est ajouté après la sélection de la soupape, la contre-pression interne et la force de réaction doivent être réexaminées.
Utilisation de soupapes à ressort conventionnelles en service avec contre-pression variable
Les soupapes conventionnelles à ressort peuvent devenir instables ou perdre de leur performance en présence d'une contre-pression variable. Des conceptions équilibrées par soufflet ou pilotées peuvent être envisagées, mais uniquement dans les limites du fabricant.
Blocage de l'évent du chapeau sur une soupape équilibrée par soufflet
L'évent du chapeau est essentiel pour de nombreuses conceptions équilibrées par soufflet. Le bloquer peut entraîner un comportement différent de celui prévu et masquer une défaillance du soufflet.
Supposer que les soupapes pilotées résolvent toujours les problèmes de contre-pression
Les soupapes pilotées peuvent convenir à certains services avec contre-pression, mais elles ont toujours des limites. La propreté du fluide, le routage de la ligne pilote, le chemin d'évacuation, l'accès pour la maintenance et les données du fabricant doivent être vérifiés.
Ne pas réévaluer la contre-pression après une modification de l'installation
Les modifications de la tuyauterie de décharge, les extensions de collecteur, les modifications du système de torche, l'ajout de silencieux ou de dispositifs de décharge supplémentaires peuvent tous modifier la contre-pression. Chacune de ces modifications devrait déclencher une réévaluation de la contre-pression de la soupape de sûreté.
Exemple d'ingénierie : Modification du collecteur de décharge causant un martèlement de la soupape de sûreté
Une soupape de sûreté à ressort a passé les tests en atelier et s'est ouverte à la pression de tarage correcte. Après une modification de l'installation, la soupape a martelé pendant la décharge. La première réaction a été de suspecter un ressort faible ou une mauvaise réparation du siège.
L'examen sur site a révélé une cause profonde différente. La ligne de sortie avait été prolongée et connectée à un collecteur de décharge commun. Pendant la décharge, la contre-pression accumulée a augmenté au-delà de l'hypothèse de sélection initiale. La soupape elle-même n'était pas défectueuse ; la condition de contre-pression installée avait changé.
La correction a consisté à recalculer la résistance du système de sortie, à examiner les cas de décharge simultanée et à modifier l'agencement de la tuyauterie de décharge. Dans certaines positions, une soupape équilibrée par soufflet a été envisagée car la pression du collecteur était variable. L'usine a également mis à jour sa liste de contrôle de gestion du changement afin que les modifications de la tuyauterie de décharge déclenchent une réévaluation de la décharge de pression avant que la soupape ne soit remise en service.
La leçon est simple : un test en atelier confirme la soupape dans les conditions de test. Il ne confirme pas qu'un collecteur de décharge modifié maintiendra la stabilité de la soupape en service.
La contre-pression doit être examinée avant l'achat, l'installation ou la modification du système de décharge.
Liste de contrôle pour l'examen de la contre-pression
La liste de contrôle suivante peut être utilisée lors de la sélection de la soupape de sûreté, de la modification de l'installation, du dépannage ou de l'examen des achats.
Point de contrôle
Pourquoi c'est important
Confirmé
Destination de sortie identifiée
Les systèmes atmosphériques, de collecteur, de torche et de mise à l'air libre se comportent différemment
☐
Contre-pression superposée vérifiée
Affecte le comportement d'ouverture et l'équilibre des forces
☐
Contre-pression accumulée calculée
Affecte la levée, la capacité et la stabilité
☐
Taille et longueur du tuyau de décharge examinées
Détermine la résistance de sortie
☐
Coudes, raccords et réducteurs vérifiés
Pression différentielle et turbulence ajoutées
☐
Pression différentielle du silencieux vérifiée
Peut augmenter la contre-pression accumulée
☐
Pression du collecteur commune examinée
Peut créer une contre-pression variable
☐
Cas de décharge simultanés examinés
Plusieurs soupapes peuvent augmenter la pression du collecteur
☐
Adéquation du type de soupape confirmée
Les conceptions conventionnelles, à soufflet et pilotées répondent différemment
☐
Contre-pression admissible par le fabricant vérifiée
Définit la limite de sélection
☐
Condition de mise à l'air du chapeau / d'échappement du pilote vérifiée
Critique pour les conceptions à soufflet équilibré et pilotées
☐
Historique de flottement ou de vibration examiné
Indique une instabilité installée
☐
Pour la liste de contrôle complète de sélection des soupapes de sûreté, incluant la pression de tarage, la capacité, les matériaux, le type de soupape et la documentation, consultez notre Guide de sélection des soupapes de sûreté.
Guides d'ingénierie connexes sur les soupapes de sûreté :
FAQ sur la contre-pression et les soupapes de sûreté
Qu'est-ce que la contre-pression dans une soupape de sûreté ?
La contre-pression est la pression côté sortie d'une soupape de sûreté. Elle peut exister avant l'ouverture de la soupape, ou elle peut être générée après l'ouverture de la soupape et le passage du flux de décharge dans le système d'évacuation.
Quelle est la différence entre la contre-pression superposée et la contre-pression accumulée ?
La contre-pression superposée existe à la sortie de la soupape avant son ouverture. La contre-pression accumulée est créée après l'ouverture de la soupape et le passage du flux dans la tuyauterie de sortie, le silencieux, le collecteur ou le système de torche.
Comment la contre-pression affecte-t-elle une soupape de sûreté conventionnelle à ressort ?
La contre-pression peut modifier l'équilibre des forces sur le disque, la levée de la soupape, la capacité effective, le décharge et le comportement de refermeture d'une soupape de sûreté conventionnelle à ressort. Une contre-pression accumulée excessive peut également provoquer du flottement ou des vibrations.
Quand une soupape de sûreté équilibrée par soufflet doit-elle être utilisée ?
Une soupape de sûreté équilibrée par soufflet peut être envisagée lorsqu'une soupape conventionnelle à ressort serait trop sensible à une contre-pression constante ou variable. Le soufflet, l'évent du chapeau, la compatibilité des matériaux et les limites admissibles du fabricant doivent toujours être vérifiés.
Les soupapes de sûreté pilotées peuvent-elles gérer la contre-pression ?
Certaines soupapes de sûreté pilotées peuvent supporter une contre-pression plus élevée, selon leur conception. La ligne pilote, le trajet de détection, le système de dôme, l'échappement pilote, la propreté du fluide et les limites du fabricant doivent être examinés avant la sélection.
Pourquoi une soupape de sûreté vibre-t-elle (chatter) après l'installation ?
Une soupape de sûreté peut vibrer (chatter) après l'installation en raison d'une contre-pression accumulée, d'une perte de charge excessive à l'admission, d'un surdimensionnement, d'une pression de procédé instable, d'une pression de collecteur commune ou d'une résistance de la tuyauterie de décharge. La soupape peut toujours réussir un test au banc car le système de sortie installé n'est pas représenté pendant le test.
Puis-je ajouter un silencieux à la ligne de décharge d'une soupape de sûreté ?
Un silencieux ne peut être ajouté qu'après examen de sa perte de charge, de la contre-pression accumulée, de la force de réaction et des limites du fabricant. L'ajout d'un silencieux après la sélection de la soupape, sans examen de la contre-pression, peut rendre la soupape installée instable.
La contre-pression doit-elle être vérifiée après une modification de la tuyauterie de décharge ?
Oui. Toute modification de la tuyauterie de sortie, des collecteurs de décharge, des systèmes de torche, des silencieux ou de la destination de décharge peut modifier la contre-pression. La base de sélection de la soupape de sûreté doit être réexaminée avant que la soupape ne soit remise en service.