Valvole di sicurezza per compressori per sistemi aria, gas di processo, idrogeno, CO₂ e refrigerazione
Le valvole di sicurezza per compressori proteggono serbatoi di aria compressa, linee di scarico compressore, recipienti intermedi, post-refrigeratori, separatori d'olio, pacchi compressori a gas, skid per compressori a idrogeno, sistemi di refrigerazione a CO₂, pacchi di refrigerazione ad ammoniaca, compressori di azoto e sistemi gas combustibile dalla sovrapressione. La corretta selezione inizia con la portata massima del compressore, la MAWP dell'apparecchiatura protetta, la pressione di taratura, lo scenario di sfioro, le proprietà del gas, la temperatura di scarico, la pulsazione, la vibrazione, la contropressione, lo sfiato sicuro e la documentazione di prova richiesta.
Dove vengono utilizzate le valvole di sicurezza nei sistemi compressori
Lo sfioro di pressione del compressore è diverso dalla protezione di recipienti statici perché la portata, la pulsazione, la vibrazione, la temperatura di scarico e la risposta del controllo influenzano tutti le prestazioni della valvola. La valvola deve proteggere il serbatoio, le apparecchiature intermedie, il pacco compressore o il sistema a valle in caso di blocco della portata credibile o guasto del controllo.
Sistemi ad aria compressa
Utilizzate su ricevitori d'aria, pacchi compressori a vite, compressori d'aria alternativi, post-refrigeratori, essiccatori e collettori d'aria di impianto. La selezione deve confermare la pressione massima di esercizio del ricevitore (MAWP), la portata massima del compressore, la pressione di taratura, il drenaggio, la direzione dell'uscita e l'accesso per l'ispezione.
Compressori di gas alternativi
Utilizzate su bombole di scarico, separatori interstadio, smorzatori di pulsazioni, scrubber di aspirazione e skid di compressori di gas di processo. I controlli chiave includono pulsazioni, vibrazioni, trascinamento di liquidi, pressione dello stadio del cilindro e instradamento sicuro dello scarico.
Compressori di gas centrifughi di processo
Utilizzate su collettori di scarico del compressore, sistemi di ricircolo, linee antisurge, sistemi di gas di tenuta e pacchi di trattamento gas. La revisione dello sfioro dovrebbe considerare il blocco dello scarico, il guasto della valvola di ricircolo, il disturbo del controllo di surge e la contropressione verso il flare.
Compressori di idrogeno e gas combustibile
Utilizzate su skid di compressori di idrogeno, gas naturale, gas combustibile e syngas. La selezione dovrebbe esaminare alta pressione, tenuta, compatibilità dei materiali, sfiato sicuro contro l'accensione, vibrazioni e integrità delle connessioni.
Compressori di refrigerazione a CO₂ e ammoniaca
Utilizzate su linee di scarico del compressore, ricevitori, separatori d'olio e pacchi di refrigerazione. Dovrebbero essere esaminati il comportamento di fase della CO₂, il rischio di ghiaccio secco, la tossicità dell'ammoniaca, l'instradamento dello scarico e i materiali per basse temperature.
Pacchi compressori a vite inondati d'olio e separatori d'olio
Utilizzate su separatori d'olio, ricevitori aria/olio, circuiti lubrificanti e pacchi compressori compatti. Il dimensionamento dello sfioro dovrebbe considerare il volume del separatore, il trascinamento dell'olio, la temperatura, la restrizione dell'uscita e l'instradamento sicuro di ritorno o sfiato.
La selezione delle PSV per compressori inizia con il caso di flusso bloccato o guasto del controllo
Le valvole di sicurezza per compressori sono comunemente dimensionate per la massima portata credibile del compressore alla pressione di sfioro. L'elemento protetto può essere la carcassa del compressore, la linea di scarico, il ricevitore, la bottiglia interstadio, il postrefrigeratore, il separatore d'olio o le apparecchiature a bassa pressione a valle.
Scarico bloccato o valvola a valle chiusa
Quando un compressore continua a erogare flusso contro uno scarico bloccato, la pressione può aumentare rapidamente. Questo è un caso di sfioro primario per compressori d'aria, compressori di gas, collettori di scarico compressori e skid compatti.
Malfunzionamento del controllo o dello scaricatore del compressore
Un interruttore di pressione, un controllo di capacità, uno scaricatore, una valvola di bypass o un sistema antisurge guasti possono consentire alla pressione di superare la classificazione delle apparecchiature protette. La valvola deve essere dimensionata in base all'uscita massima credibile del compressore.
Sovrapressione interstadio
I compressori alternativi multistadio e le linee di compressori ad alta pressione richiedono protezione interstadio. Squilibri di pressione stadio-stadio, blocco dell'uscita dell'interrefrigeratore o restrizioni a valle possono causare sovrapressione alle bottiglie interstadio o ai refrigeratori.
Sovrapressione del ricevitore o del separatore
I ricevitori d'aria, i ricevitori di gas, i separatori d'olio e gli scrubber di aspirazione possono essere sovrapressurizzati dallo scarico del compressore, dal guasto di un regolatore, da un'uscita bloccata o da un apporto di calore esterno. La pressione massima di esercizio consentita (MAWP) del serbatoio e la capacità certificata devono essere confermate.
Disturbo allo scarico del compressore frigorifero
I compressori di CO₂, ammoniaca e refrigeranti possono subire alte pressioni di scarico durante guasti al condensatore, apporto di calore, blocco dell'uscita o guasti di controllo. La revisione dello sfioro dovrebbe includere il comportamento di fase del refrigerante e la destinazione sicura dello scarico.
Malfunzionamento del regolatore di idrogeno o gas combustibile
I pacchetti compressori includono spesso la regolazione della pressione e gli utilizzatori di gas combustibile a valle. Un regolatore difettoso può esporre apparecchiature a bassa pressione all'alta pressione di scarico del compressore, richiedendo una revisione dello sfiato di gas sicuro e della tenuta ermetica.
Casi applicativi di valvole di sicurezza per compressori con dati tipici di richiesta di offerta (RFQ)
Questi casi mostrano come i requisiti delle valvole di sicurezza per compressori sono comunemente descritti prima della selezione del modello. Il dimensionamento finale deve essere confermato dai dati di prestazione del compressore, dalla pressione massima di progetto (MAWP) dell'apparecchiatura protetta, dal calcolo di sfioro verificato e dal codice applicabile.
Caso 1: Valvola di sicurezza per serbatoio di compressore d'aria a vite
Aria compressaLe valvole di sicurezza per compressori d'aria devono essere selezionate in base alla MAWP del serbatoio e al flusso massimo del compressore. La sola dimensione della connessione non conferma la capacità e la valvola deve essere installata in modo da proteggere il serbatoio senza isolamento non autorizzato.
Caso 2: Valvola di sicurezza (PSV) per scarico compressore di gas naturale alternativo
Gas di processoLe PSV per compressori alternativi devono tollerare pulsazioni e vibrazioni. La stabilità della valvola, la tubazione di aspirazione, la contropressione di scarico e il supporto della tubazione devono essere esaminati prima della selezione finale.
Caso 3: Valvola di sicurezza per interstadio compressore a idrogeno
Servizio idrogenoIl servizio di compressore a idrogeno richiede più della sola pressione nominale. La tenuta della sede, la compatibilità dei materiali, i percorsi di perdita, la posizione dello stack di sfiato e il controllo dell'accensione devono essere inclusi nella richiesta di offerta (RFQ).
Caso 4: PSV per Header di Scarico Compressore Centrifugo
Uscita bloccataLa revisione dello scarico del compressore centrifugo dovrebbe utilizzare i dati di prestazione del compressore piuttosto che solo il flusso operativo normale. La contropressione dei sistemi di scarico può influenzare il tipo e la capacità della valvola. La contropressione dei sistemi di scarico può influenzare il tipo e la capacità della valvola.
Caso 5: Scarico di sicurezza compressore di refrigerazione a CO₂
RefrigerazioneLo scarico del compressore di CO₂ può comportare un rapido raffreddamento e la possibile formazione di solidi in determinate condizioni di scarico. La progettazione dello scarico dovrebbe evitare blocchi e convogliare il gas lontano da spazi occupati o scarsamente ventilati.
Caso 6: Valvola di sicurezza per pacco compressore di ossigeno
Pulizia per ossigenoLe valvole di sicurezza per compressori di ossigeno devono essere specificate per la pulizia dell'ossigeno e la compatibilità dei materiali. Olio, grasso, elastomeri incompatibili o parti contaminate possono creare seri rischi di accensione.
Matrice dati valvola di sicurezza compressore
| Servizio compressore | Mezzo Tipico | Causa comune di scarico | Controllo Ingegnieristico Richiesto | Revisione raccomandata della valvola | Rischio in caso di omissione |
|---|---|---|---|---|---|
| Compressore d'aria e serbatoio ricevitore | Aria compressa, nebbia d'olio, aria strumentale | Malfunzionamento del controllo, scarico bloccato, sovrapressione nel ricevitore | MAWP del ricevitore, portata massima del compressore, drenaggio, accesso per ispezione | Valvola di sicurezza a molla con capacità certificata per aria | Sovrapressione del ricevitore o valvola sottodimensionata |
| Compressore alternativo per gas | Gas naturale, gas di raffineria, azoto, gas di processo | Scarico bloccato, blocco interstadio, sovrapressione stadio cilindro | Pulsazione, vibrazione, pressione di stadio, temperatura e capacità del gas | Valvola di sicurezza per gas con installazione stabile e tubazioni supportate | Vibrazione, perdita, fatica o rilascio di gas non sicuro |
| Compressore centrifugo | Gas idrocarburico, gas di processo, aria, CO₂ | Scarico bloccato, anomalia antisurge, guasto valvola di ricircolo | Mappa compressore, flusso massimo, proprietà del gas e contropressione | Valvola convenzionale, a soffietto o pilotata a seconda della contropressione | Carenza di capacità o funzionamento instabile verso il collettore di flare |
| Valvola per compressore di idrogeno | Idrogeno, syngas, idrogeno per celle a combustibile | Uscita bloccata, guasto del regolatore, aumento della pressione interstadio | Tenuta ermetica, compatibilità dei materiali, stack di sfiato e controllo dell'accensione | Valvola per gas ad alta pressione con sede a tenuta e trim compatibile | Perdita di idrogeno, rischio di accensione o danno al materiale |
| Compressore di refrigerazione | CO₂, ammoniaca, refrigerante HFC, refrigerante idrocarburico | Guasto del condensatore, apporto di calore, uscita bloccata, disturbo del compressore | Comportamento di fase, tossicità, bassa temperatura e percorso di scarico sicuro | Valvola di sicurezza specifica per il fluido con sistema di sfiato approvato | Blocco da ghiaccio secco, rilascio tossico o sfiato interno non sicuro |
| Gruppo separatore olio | Miscela aria/olio, refrigerante/olio, lubrificante compressore | Blocco separatore, restrizione allo scarico, espansione termica | Contropressione, temperatura, linea di ritorno e MAWP del separatore | Valvola di sicurezza dimensionata per servizio gas/olio e percorso di scarico | Rilascio di nebbia d'olio, sovrapressione del separatore o rischio incendio |
Come specificare correttamente una valvola di sicurezza per compressori
1. Confermare l'apparecchiatura protetta
Identificare se la valvola protegge la carcassa del compressore, la linea di scarico, il ricevitore, la bottiglia interstadio, il postrefrigeratore, il separatore dell'olio, l'alloggiamento del filtro, lo skid del gas o il collettore a bassa pressione a valle. Il limite di pressione più debole del componente protetto determina il limite di pressione di taratura.
2. Utilizzare la portata massima del compressore, non solo la portata normale
Il dimensionamento delle valvole di sicurezza deve basarsi sulla portata massima credibile del compressore alla condizione di scarico. La domanda normale dell'impianto o la portata operativa media non sono sufficienti per casi di scarico bloccato o guasto del controllo.
3. Definire le proprietà del gas e la temperatura di scarico
Peso molecolare, compressibilità, rapporto dei calori specifici, temperatura di scarico, comportamento di fase ed eventuale trascinamento di olio o liquido influenzano il dimensionamento e la selezione della valvola. I servizi di refrigerazione e idrogeno richiedono particolare attenzione.
4. Rivedere pulsazioni, vibrazioni e cicli
I sistemi compressori possono creare flusso pulsante, vibrazioni e cicli di pressione ripetuti. La tubazione di aspirazione, la posizione della valvola, il supporto, la selezione della molla e il margine operativo devono essere rivisti per ridurre il chatter e le perdite.
5. Verificare il percorso di scarico e la contropressione
Le valvole di sicurezza dei compressori possono scaricare in atmosfera, camino di sfiato, torcia, collettore di scarico, ritorno in aspirazione o ritorno al separatore d'olio. Contropressione, rumore, dispersione del gas, trascinamento di liquidi e rischio di accensione devono essere rivisti.
6. Confermare materiali e documentazione
I materiali del corpo, della sede, della molla, della guarnizione, del soffietto e della sede morbida devono essere compatibili con il servizio ad aria, idrogeno, ossigeno, gas naturale, ammoniaca, CO₂, refrigerante o olio. La calibrazione richiesta, il collaudo a pressione e i registri dei materiali devono essere confermati prima della produzione.
Le valvole di sicurezza per compressori devono essere riviste in relazione a tubazioni, pulsazioni e sfiati
Perché le modifiche all'installazione del compressore influenzano le prestazioni della valvola
I compressori generano pressione dinamica, vibrazioni, pulsazioni, alta temperatura di scarico e talvolta trascinamento di olio o liquido. Una valvola di sicurezza correttamente dimensionata sulla carta può comunque avere prestazioni scadenti se il tubo di aspirazione è lungo, l'uscita non è supportata, il collettore di sfiato crea un'eccessiva contropressione o la valvola è installata in una zona ad alta pulsazione.
L'installazione della valvola di sicurezza (PSV) del compressore dovrebbe prevedere una connessione di aspirazione corta, nessuna isolazione non autorizzata tra l'apparecchiatura protetta e la valvola, supporto dell'uscita, drenaggio, isolamento dalle vibrazioni, contropressione del collettore di sfiato o del flare e dispersione sicura del gas, nonché accesso per la manutenzione e la calibrazione.
Verifiche di installazione sul campo
- Installare la valvola il più vicino possibile al ricevitore protetto o al componente di scarico.
- Non posizionare valvole di isolamento non autorizzate tra il ricevitore d'aria protetto e la valvola di sicurezza.
- Mantenere la perdita di pressione in ingresso entro il limite di progetto.
- Supportare la tubazione di scarico senza caricare il corpo valvola.
- Inoltrare idrogeno, gas combustibile, ammoniaca, CO₂ e ossigeno verso posizioni sicure approvate.
- Prevedere il drenaggio dove condensa, olio o liquido trascinato possono accumularsi.
- Verificare pulsazioni, vibrazioni e cicli ripetuti prima che la posizione finale della valvola sia approvata.
Standard e documenti da confermare prima dell'ordine
Riferimenti standard comuni
Le specifiche di sicurezza per la pressione dei compressori possono fare riferimento a norme ASME, API, ISO, OSHA, EN, GB, normative locali sui recipienti a pressione, codici di refrigerazione, standard dei fornitori di gas o specifiche del proprietario. La base normativa applicabile deve essere confermata prima del preventivo.
- ASME BPVC Sezione VIII dove i ricevitori d'aria, i ricevitori di gas e i recipienti per compressori sono progettati come recipienti a pressione.
- ASME BPVC Sezione XIII quando le norme di protezione da sovrapressione sono specificate per apparecchiature pressurizzate.
- API 520 per il dimensionamento e la selezione dei dispositivi di scarico della pressione, fare riferimento ove richiesto dal progetto.
- API 521 per la revisione dei sistemi di scarico della pressione e di depressurizzazione negli impianti di gas di processo.
- API 527 quando è richiesta la prova di tenuta del sedile dalla specifica.
- API 617, API 618 o API 619 possono comparire nelle specifiche dei pacchetti compressori per progetti di compressori centrifughi, alternativi o rotativi.
- OSHA, normative locali su caldaie e recipienti a pressione, codici di refrigerazione e standard del proprietario, ove applicabile.
Pacchetto documentale tipico
La documentazione deve essere concordata prima della produzione, in particolare per i sistemi di ricevitori d'aria, gli skid per compressori di gas di processo, i compressori di idrogeno, i pacchetti di refrigerazione e le apparecchiature industriali classificate.
- Scheda tecnica con modello, dimensione, orifizio, pressione di taratura e connessione.
- Capacità di scarico certificata o calcolo di dimensionamento basato sulla portata massima del compressore.
- Certificato di calibrazione della pressione di taratura.
- Rapporto di prova di pressione e rapporto di prova di tenuta della sede, quando richiesto.
- Certificato materiale per parti in pressione e trim, se specificato.
- Pulizia per ossigeno, sgrassaggio o registrazione di imballaggio speciale quando è specificato il servizio con ossigeno.
- Disegno generale, dimensioni, peso e orientamento dello scarico.
- Targhetta, numero di identificazione, verbale di ispezione e conferma marcatura di progetto.
Checklist Dati Richiesta di Offerta Valvola di Sicurezza per Compressori
| Dati Richiesti | Perché è Importante | Input di Esempio |
|---|---|---|
| Tipo di compressore | Definisce il comportamento del flusso, le pulsazioni e il caso di sfioro. | A vite, alternativo, centrifugo, a palette rotanti, scroll, a membrana |
| Apparecchiatura protetta | Definisce il limite di pressione del contenimento e della pressione di taratura della valvola. | Serbatoio aria, linea di scarico, separatore interstadio, post-refrigeratore, separatore olio |
| Pressione massima di progetto / Pressione di progetto | Definisce la pressione massima consentita per l'apparecchiatura protetta. | 10 barg, 45 barg, 100 barg, 250 psi |
| Pressione di taratura | Definisce la pressione di apertura della valvola. | 10 barg, 45 barg, 100 barg, 145 psi |
| Fluido | Determina i requisiti di dimensionamento, materiale, tenuta e sfiato. | Aria, azoto, gas naturale, idrogeno, ossigeno, CO₂, ammoniaca, refrigerante |
| Flusso massimo compressore | Conferma se la valvola può gestire il caso di flusso bloccato. | Nm³/h, SCFM, kg/h, diagramma compressore, capacità nominale alla pressione di sfioro |
| Scenario di sfioro | Determina la base di capacità di governo. | Scarico bloccato, guasto controllo, blocco interstadio, guasto regolatore |
| Temperatura di sfioro | Influenza materiale, molla, tenuta e classe di pressione. | Ambiente, 80°C, 120°C, 180°C, condizione CO₂ a bassa temperatura |
| Pressione operativa | Conferma il margine operativo e il rischio di perdite. | Pressione normale, pressione operativa massima, pressione di scarico |
| Contropressione | Influenza la capacità e la stabilità della valvola. | Ventilazione atmosferica, header di flare, header di sfioro, ritorno di aspirazione, ritorno separatore olio |
| Materiale / servizio speciale | Previene rischi di corrosione, contaminazione, perdita o accensione. | Componenti in 316SS, materiale per basse temperature, pulizia per ossigeno, servizio idrogeno, sede in PTFE |
| Documenti richiesti | Evita ritardi nell'ispezione, installazione e messa in servizio. | Scheda tecnica, disegno, MTC, rapporto di calibrazione, prova di pressione, certificato di capacità |
La selezione finale deve essere confermata dalla scheda tecnica del compressore, dalla Pressione Massima di Progetto (MAWP) dell'apparecchiatura protetta, dalla curva di prestazione del compressore, dalle proprietà del gas, dal codice applicabile, dalla base di dimensionamento verificata e dalla revisione ingegneristica.
Errori comuni nella selezione delle valvole di sicurezza per compressori
Acquisto basato solo sulla dimensione della connessione
Una valvola che si adatta al pacchetto del compressore potrebbe essere sottodimensionata. La portata massima del compressore e la MAWP dell'apparecchiatura protetta devono essere verificate prima della selezione.
Utilizzo della portata operativa normale come portata di sfioro
Scarico bloccato e guasto del controllo possono richiedere lo sfioro della capacità massima del compressore. La domanda normale dell'impianto non rappresenta il peggior carico di sfioro credibile.
Ignorare pulsazioni e vibrazioni
Le pulsazioni del compressore possono causare vibrazioni, perdite, affaticamento e funzionamento instabile. È necessario rivedere la posizione della valvola, la tubazione di aspirazione e i supporti.
Sfiato di gas pericolosi in aree non sicure
Lo sfioro di idrogeno, gas combustibile, ammoniaca, CO₂ e ossigeno richiede un percorso sicuro. Devono essere verificati la direzione dello sfiato, la dispersione del gas, le fonti di accensione e l'esposizione del personale.
Ignorare la contropressione del flare o dell'header di sfiato
Le PSV dei compressori spesso scaricano in header. La contropressione può ridurre la capacità o richiedere un design bilanciato a soffietto o pilotato.
Sostituzione basata solo sulla vecchia targhetta
I dati della targhetta aiutano, ma la sostituzione dovrebbe confermare la capacità attuale del compressore, la classe di resistenza dell'apparecchiatura protetta, la composizione del gas, la temperatura, il percorso di sfiato e i documenti richiesti.
Continua la revisione della pressione del compressore
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FAQ Valvole di Sicurezza per Compressori
Preparare una scheda tecnica completa per la valvola di sicurezza del compressore prima della quotazione
Inviare il tipo di compressore, l'apparecchiatura protetta, la MAWP, la pressione di taratura, la composizione del gas, la portata massima del compressore, lo scenario di sfioro, la temperatura di sfioro, la pressione operativa, la contropressione, il percorso di scarico, il requisito del materiale, lo standard di connessione e i documenti richiesti. Una scheda tecnica completa aiuta a evitare supposizioni non sicure e accelera la revisione ingegneristica.
