Valvole di sicurezza per gas naturale per condotte, stazioni di compressione, stazioni PRV e sistemi di gas combustibile
Le valvole di sicurezza per gas naturale proteggono condotte di trasmissione, stazioni di distribuzione, pacchi compressori, ricevitori di gas, separatori, recipienti filtro, skid di misurazione, stazioni di riduzione pressione, sistemi di gas combustibile, apparecchiature di stoccaggio gas, skid di riscaldamento, unità di disidratazione e pacchi di trattamento gas dalla sovrapressione. La corretta selezione inizia con la composizione del gas, il peso molecolare, la pressione di taratura, la pressione massima di progetto (MAWP) dell'apparecchiatura protetta, la pressione operativa massima, la capacità di scarico richiesta, il caso di uscita bloccata, il caso di scarico compressore, il caso di regolatore guasto aperto, il caso di incendio, la contropressione, la destinazione di scarico, la tenuta, la compatibilità dei materiali, le condizioni di bassa temperatura, il contenuto di gas acido e i documenti di prova richiesti.
Dove vengono utilizzate le valvole di sicurezza per gas naturale
Il servizio di sfioro per gas naturale è comune nei sistemi di gas combustibile upstream, midstream, downstream e industriali. La valvola corretta dipende dal fatto che il sistema protetto sia una condotta, un pacco compressore, una stazione di riduzione pressione, un separatore, uno skid di gas combustibile o un'unità di stoccaggio gas.
Condotte di trasmissione e distribuzione gas naturale
Utilizzate su stazioni di condotta, stazioni city gate, stazioni di regolazione distrettuale, linee di riscaldamento, corse di misurazione e collettori downstream. La selezione dovrebbe considerare MAOP, guasto del regolatore, uscita bloccata, composizione del gas, altezza dello stack di sfiato e confine di pressione downstream.
Stazioni di compressione gas naturale
Utilizzate su linee di scarico compressori, separatori intermedi, ricevitori gas, separatori di condensa, pacchetti olio/gas lubrificante e sistemi di ricircolo. La revisione dello sfioro deve includere la mappa del compressore, scarico bloccato, guasto ricircolo, pulsazioni, vibrazioni e instradamento dello scarico.
Stazioni di riduzione e misurazione pressione
Utilizzate a valle di regolatori di pressione, valvole di intercettazione rapida, valvole di controllo e skid di misurazione. Lo scenario chiave è spesso il guasto del regolatore in posizione aperta, dove le apparecchiature a valle devono essere protette da una pressione sorgente a monte più elevata.
Separatori gas, filtri e unità di disidratazione
Utilizzate su separatori di ingresso, separatori filtranti, coalescenti, contattori a glicole, recipienti a setacci molecolari e pacchetti di disidratazione. La selezione dovrebbe considerare scarico gas bloccato, caso di incendio, trascinamento di liquidi, gas acido, gas umido e contropressione del flare.
Sistemi di alimentazione gas combustibile e bruciatori
Utilizzate su skid di condizionamento gas combustibile, sistemi di alimentazione bruciatori, pacchetti gas combustibile per turbine, treni gas per caldaie e linee di alimentazione bruciatori industriali. La revisione dello sfioro dovrebbe considerare guasto del regolatore, tubazioni a valle a bassa pressione, posizione dello sfiato e tenuta.
GPL, stoccaggio gas e pacchetti skid
Utilizzate su banchi di stoccaggio GPL, recipienti tampone, rimorchi a tubi, skid di carico gas, skid di riduzione pressione e pacchetti gas modulari. La selezione dovrebbe considerare alta pressione, variazione di temperatura, isolamento, dispersione dello sfiato, tenuta della sede e accesso per ispezione.
La selezione della valvola di sicurezza per gas naturale inizia dalla fonte di pressione credibile
I sistemi di gas naturale sono spesso protetti da sovrapressioni a monte, energia del compressore, scarico bloccato, esposizione al fuoco, guasto del controllo o dilatazione termica. La valvola deve essere dimensionata in base allo scenario di sfioro dominante, non solo in base alla domanda di gas normale.
Regolatore di pressione guasto in posizione aperta
Quando un regolatore fallisce aperto, il gas ad alta pressione a monte può fluire in una tubazione a valle con classe di pressione inferiore. La valvola di sicurezza a valle deve essere dimensionata in base al flusso di guasto aperto, alla pressione a monte, alla capacità del regolatore e alla pressione di progetto a valle.
Scarico bloccato del compressore
I compressori di gas possono sovrapressurizzare ricevitori, linee di scarico e apparecchiature interstadio se lo scarico è bloccato o il ricircolo fallisce. La selezione deve considerare la mappa del compressore, la portata massima, la temperatura di scarico, le pulsazioni e la contropressione di sfiato o flare.
Uscita bloccata su separatore o filtro
Separatori, filtri e recipienti di disidratazione possono essere sovrapressurizzati dal flusso a monte quando l'uscita è bloccata. La capacità di sfioro deve basarsi sul massimo flusso di ingresso credibile e sulla fonte di pressione, non solo sulla portata normale del recipiente.
Esposizione al fuoco esterno
Ricevitori di gas, separatori, recipienti di stoccaggio e apparecchiature contenenti condensa possono richiedere una revisione per il caso di incendio. Il caso di incendio può comportare espansione di vapore, vaporizzazione di liquidi e sfioro simultaneo in un sistema di flare o sfiato condiviso.
Espansione termica di gas o condensa bloccati in linea
Sezioni di gas isolate, sacche di condensa o linee piene di liquido possono aumentare la pressione quando riscaldate. Lo sfioro termico è particolarmente importante su sezioni di idrocarburi liquidi, condensa o glicole bloccate in linea e collegate a sistemi di gas naturale.
Contropressione da sistemi di flare o sfiato chiusi
Lo sfioro del gas naturale spesso scarica su camini di sfiato, collettori flare, sfiati chiusi o sistemi di recupero. La contropressione sovrapposta e accumulata può influenzare la capacità della valvola, il comportamento di apertura e la richiusura.
Casi applicativi di valvole di sicurezza per gas naturale con tipici dati per richiesta di offerta (RFQ)
Questi casi mostrano come i requisiti delle valvole di sicurezza per gas naturale sono comunemente descritti prima della selezione del modello. Il dimensionamento finale deve essere confermato dalla composizione del gas, dalla scheda tecnica dell'apparecchiatura protetta, dalla fonte di pressione, dal calcolo di sfioro, dalla revisione della contropressione e dagli standard di progetto.
Caso 1: Valvola di sicurezza a valle per stazione PRV di gas naturale
Regolatore andato in aperturaLe valvole di sicurezza delle stazioni PRV devono essere dimensionate per il caso di guasto in apertura. La domanda di gas normale a valle di solito non è sufficiente a confermare la protezione.
Caso 2: Valvola di sicurezza in scarico compressore
Protezione compressoreLo scarico del compressore è spesso un caso di flusso di gas elevato. Stabilità della valvola, vibrazioni e capacità del sistema di scarico devono essere rivisti insieme.
Caso 3: Valvola di sicurezza per separatore/filtro gas
Serbatoio separatore/filtroI separatori di filtro possono contenere gas umido e condensato. Materiale, rischio di incrostazione e gestione dello scarico devono essere valutati prima di selezionare una valvola per gas standard.
Caso 4: Valvola di sicurezza per skid di gas combustibile
Gas combustibile industrialeGli skid per gas combustibile hanno spesso ingombri ridotti e operatori nelle vicinanze. L'instradamento dello sfiato e il controllo delle perdite sono importanti quanto la capacità di pressione.
Caso 5: Valvola di sicurezza per banco di stoccaggio GNC
Gas ad alta pressioneIl servizio GNC richiede una revisione del gas ad alta pressione, una tenuta ermetica e uno sfiato sicuro. Una piccola perdita può diventare un pericolo di gas infiammabile.
Caso 6: PSV per separatore di gas naturale acido
Gas acido / H₂SIl servizio di gas naturale acido richiede una revisione dei materiali e della documentazione oltre al normale dimensionamento per gas. Lo scarico tossico deve essere convogliato a un sistema controllato.
Matrice dati valvola di sicurezza per gas naturale
| Servizio gas naturale | Mezzo Tipico | Causa comune di scarico | Controllo Ingegnieristico Richiesto | Revisione raccomandata della valvola | Rischio in caso di omissione |
|---|---|---|---|---|---|
| Stazione di riduzione della pressione | Gas secco, gas odorizzato, gas combustibile | Regolatore guasto in apertura, perdita bypass, blocco a valle | Pressione a monte, flusso con valvola aperta, MAOP a valle, contropressione e rumore allo sfiato | PSV per gas o valvola di sicurezza pilotata dove il servizio pulito lo consente | Sovrapressione a valle, scarico intempestivo o ventilazione non sicura |
| Scarico compressore | Gas naturale, gas ricco di metano, gas combustibile, miscela di idrogeno | Scarico bloccato, guasto del ricircolo, guasto del controllo del compressore | Mappa compressore, peso molecolare, temperatura di scarico, pulsazione e vibrazione | PSV per gas ad alta capacità o valvola pilotata | Sovrapressione del ricevitore, vibrazione, perdita o danneggiamento del tubo di uscita |
| Separatore / filtro gas | Gas umido, gas secco, trascinamento di condensato, vapore acqueo | Uscita bloccata, caso di incendio, sovratensione a monte | MAWP del serbatoio, flusso massimo di gas, trascinamento di liquidi, incrostazioni e compatibilità dei materiali | PSV a molla, PSV a soffietto o PSV per servizio acido a seconda delle condizioni | Sfioro sottodimensionato, valvola sporca o scarico non sicuro |
| Skid gas combustibile | Gas naturale, gas combustibile, gas odorizzato | Guasto del regolatore, collettore del bruciatore bloccato, guasto del controllo | Pressione di progetto a valle, Cv del regolatore, posizione di sfiato e tenuta ermetica | Valvola di sicurezza gas compatta o valvola pilota per servizio pulito | Sovrapressione del treno bruciatori, perdita di gas o esposizione dell'operatore |
| Stoccaggio CNG / gas ad alta pressione | Gas naturale compresso | Sovrariempimento, guasto del compressore, espansione termica, esposizione al fuoco | Pressione di stoccaggio, aumento di temperatura, classificazione alta pressione, dispersione di sfiato e rumore | Valvola di sicurezza gas ad alta pressione con tenuta ermetica e capacità certificata | Rilascio di energia elevata, rischio acustico o nube di gas infiammabile |
| Gas naturale acido | Gas naturale con H₂S, CO₂, acqua e condensa | Uscita bloccata, caso di incendio, guasto del controllo di pressione | H₂S, CO₂, pH, cloruri, durezza, condizione umida/secca e percorso di scarico tossico | PSV per servizio acido con documentazione su materiali e durezza | Guasto da criccamento, rilascio tossico o rifiuto del documento di progetto |
Come specificare correttamente una valvola di sicurezza per gas naturale
1. Confermare l'apparecchiatura protetta e il confine di pressione
Iniziare con la MAOP della condotta, la MAWP del recipiente, la pressione di progetto della tubazione dello skid, la classificazione del ricevitore del compressore o il limite di pressione dell'header a valle. La pressione di taratura deve proteggere il confine di pressione con la classificazione più bassa credibile.
2. Definire la composizione del gas e il peso molecolare
La composizione del gas naturale influisce sul peso molecolare, sulla comprimibilità, sulla capacità di sfioro, sull'infiammabilità, sul rischio di servizio acido e sulla selezione dei materiali. Fornire il contenuto di metano, etano, propano, azoto, CO₂, H₂S e acqua, ove disponibile.
3. Dimensionamento dal caso di sfioro dominante
Esaminare guasto del regolatore in apertura, scarico bloccato del compressore, uscita bloccata del separatore, caso di incendio, guasto della valvola di controllo ed espansione termica. La portata di sfioro più elevata credibile determina la capacità della valvola.
4. Rivedere la contropressione e la destinazione dello scarico
Lo scarico può essere all'atmosfera, a un camino di sfiato, a una linea di flare, a uno sfiato chiuso o a un sistema di recupero. La contropressione può influenzare la capacità della valvola, l'apertura, lo sfogo e la richiusura, specialmente nei sistemi di sfioro chiusi.
5. Selezionare il tipo di valvola per perdite e margine operativo
Gas pulito con elevato margine di pressione operativa può essere adatto per valvole pilotate. Valvole convenzionali o a molla possono essere adatte per sistemi standard. La sede morbida, la sede metallica, la classe di tenuta e i requisiti di manutenzione devono essere definiti precocemente.
6. Confermare i requisiti di materiale e bassa temperatura
La riduzione di alta pressione può raffreddare il gas durante lo sfioro. Basse temperature ambiente, raffreddamento Joule-Thomson, gas acidi, gas umidi e contenuto di CO₂ possono richiedere materiali per basse temperature, revisione per servizio acido o selezione speciale del trim.
Le valvole di sicurezza per gas naturale devono essere esaminate per sfiato, rumore, contropressione e dispersione del gas
Perché l'installazione della valvola di sicurezza per gas naturale controlla la sicurezza reale
Le prestazioni della valvola di sicurezza per gas naturale dipendono dal percorso di sfioro completo. Una valvola dimensionata correttamente può ancora creare rischi se il camino di sfiato è troppo corto, l'uscita punta verso gli operatori, la linea di flare crea un'eccessiva contropressione, il ramo di ingresso è sottodimensionato o la valvola scarica vicino a fonti di ignizione, prese d'aria o aree chiuse.
L'installazione dovrebbe considerare la perdita di pressione in ingresso, l'orientamento della valvola, il supporto dell'uscita, le vibrazioni acustiche, l'altezza del camino di sfiato, la dispersione del gas, la distanza di sicurezza dalle fonti di ignizione, la contropressione della linea chiusa, la capacità del flare, la rimozione di scarichi e tasche di liquido, il raffreddamento a bassa temperatura, la formazione di neve o ghiaccio, l'accesso per l'ispezione e se la valvola può essere isolata solo secondo procedure approvate.
Verifiche di installazione sul campo
- Confermare la pressione di taratura, MAOP / MAWP e il tag dell'apparecchiatura protetta prima dell'installazione.
- Mantenere la perdita di pressione in ingresso entro il limite di progetto.
- Incanalare lo scarico del gas naturale verso un condotto di sfiato approvato, un flare, un sistema di sfiato chiuso o un sistema di recupero.
- Verificare la contropressione in uscita dal flare, dal condotto di sfiato, dal silenziatore o dall'header di scarico chiuso.
- Mantenere lo scarico lontano da piattaforme, prese d'aria, porte, fonti di ignizione e spazi chiusi.
- Supportare la tubazione di scarico per la reazione, le vibrazioni e i movimenti termici.
- Prevedere l'accesso per la calibrazione, il test di tenuta della sede, l'ispezione e la sostituzione della valvola.
Standard e documenti da confermare prima dell'ordine
Riferimenti comuni per lo scarico del gas naturale
Le specifiche delle valvole di sicurezza per gas naturale possono fare riferimento a ASME, API, ISO, EN, GB, normative locali sui gasdotti, standard sui gasdotti del proprietario, specifiche del pacchetto compressori e filosofia di scarico del progetto. La base di progettazione applicabile deve essere confermata prima del preventivo.
- ASME B31.8 per sistemi di tubazioni di trasmissione e distribuzione di gas naturale ove specificato dal progetto.
- API 520 per il dimensionamento e la selezione dei dispositivi di scarico della pressione, ove richiesto.
- API 521 per la revisione dei sistemi di sfioro e depressurizzazione, inclusi flare, casi di incendio e casi di sfioro a livello di sistema.
- ASME BPVC Sezione VIII dove ricevitori di gas, separatori, filtri o recipienti di stoccaggio sono recipienti a pressione.
- ASME B31.3 dove è specificata la tubazione dell'impianto di trattamento del gas, la tubazione dello skid o la tubazione del processo del gas combustibile.
- API 526 quando sono specificate le dimensioni e le classi di pressione delle valvole di sfioro in acciaio flangiate.
- API 527 quando il collaudo di tenuta del sede è richiesto dalla specifica di progetto.
- NACE MR0175 / ISO 15156 dove specificato per gas naturale o ambienti contenenti H₂S.
Pacchetto documentale tipico per valvole per gas naturale
La documentazione deve essere concordata prima della produzione, in particolare per stazioni di linea, pacchetti compressori, stazioni PRV, unità di trattamento gas, sistemi gas acidi, skid GNC e progetti EPC per l'esportazione.
- Scheda tecnica con numero di matricola, modello, dimensione, orifizio, pressione di taratura e connessione.
- Calcolo di dimensionamento o conferma della capacità di sfioro gas certificata.
- Composizione del gas, peso molecolare, base di comprimibilità e dati di temperatura di sfioro.
- Certificato di calibrazione pressione di taratura, rapporto di prova di pressione e rapporto di tenuta sede.
- Certificato dei materiali per corpo, cappello, ugello, disco, trim, molla e parti che trattengono la pressione.
- Documentazione per servizio acido, durezza, PMI o materiali per basse temperature, ove specificato.
- Disegno generale con dimensioni, peso, orientamento dell'uscita e ingombro per la manutenzione.
- Targhetta, elenco tag, elenco parti di ricambio, verbale di testimonianza ispezione e verbale di imballaggio, se richiesto.
Checklist dati per richiesta di preventivo valvola di sicurezza per gas naturale
| Dati Richiesti | Perché è Importante | Input di Esempio |
|---|---|---|
| Apparecchiatura protetta | Definisce il limite di pressione del contenimento, la base normativa e il limite di pressione di taratura. | Linea principale, ricevitore compressore, separatore filtri, stazione PRV, skid gas combustibile, stoccaggio GNC |
| MAOP / MAWP / pressione di progetto | Definisce la pressione massima che la valvola deve proteggere. | 6 barg, 16 barg, 42 barg, 100 barg, Classe 300, valore MAOP di linea |
| Pressione di taratura | Definisce la pressione di apertura della valvola e la base di capacità. | Set point di protezione a valle, pressione di impostazione basata sul MAWP del serbatoio, pressione di impostazione di scarico compressore |
| Composizione del gas | Influenza il peso molecolare, la capacità, il materiale, il servizio sour e la revisione di infiammabilità. | Gas ricco di metano, gas combustibile, gas odorizzato, gas umido, H₂S, CO₂, azoto, miscela di idrogeno |
| Scenario di sfioro | Determina la capacità richiesta e il tipo di valvola. | Regolatore guasto aperto, scarico compressore bloccato, scarico bloccato, caso di incendio, guasto di controllo |
| Capacità richiesta | Conferma se la valvola può proteggere il sistema. | kg/h, Nm³/h, SCFM, MMSCFD, flusso con regolatore guasto aperto, mappa compressore |
| Intervallo di pressione operativa | Mostra il margine operativo e il rischio di perdite. | Pressione normale, pressione operativa massima, intervallo di fluttuazione della pressione |
| Temperatura di sfioro | Controlla il materiale, la revisione a bassa temperatura e la capacità. | Ambiente, bassa temperatura ambiente, temperatura di scarico compressore, temperatura gas freddo post-depressurizzazione |
| Contropressione e percorso di scarico | Influenza la capacità, la stabilità, il rumore e lo sfiato sicuro. | Sfiato atmosferico, linea flare, sfiato chiuso, linea di recupero, camino di sfiato alto |
| Condizione di installazione | Influenza l'orientamento, i carichi delle tubazioni, l'accesso alla manutenzione e la sicurezza dello scarico. | Stazione esterna, skid compatto, pacco compressore, impianto di tubazioni, modulo offshore |
| Requisiti di materiale e sede | Previene perdite, corrosione, guasti in servizio acido e rigetti di documenti. | Acciaio al carbonio, garnitura in acciaio inox, sede morbida, sede metallica, materiale per basse temperature, materiale per servizio acido |
| Documenti richiesti | Evita ritardi nell'ispezione, FAT, spedizione e messa in servizio. | Scheda tecnica, disegno, MTC, rapporto di dimensionamento, rapporto di calibrazione, prova di pressione, prova di tenuta sede |
La selezione finale deve essere confermata da: composizione del gas, scheda tecnica dell'apparecchiatura protetta, sorgente di pressione, scenario di sfioro, capacità richiesta, norma applicabile, calcolo della contropressione, filosofia di scarico, capacità certificata della valvola e revisione ingegneristica.
Errori comuni nella selezione delle valvole di sicurezza per gas naturale
Utilizzo della domanda di gas normale come flusso di sfioro
Il flusso da guasto aperto del regolatore o il flusso da scarico bloccato del compressore possono essere molto maggiori del consumo normale. La valvola deve essere dimensionata in base al caso di disturbo dominante.
Ignorare la contropressione da torcia o scarico chiuso
La contropressione può ridurre la capacità o modificare il comportamento della valvola. Dovrebbe essere valutata prima di scegliere un design convenzionale, a soffietto o pilotato.
Mancanza di requisiti di tenuta alle perdite
Le perdite di gas naturale possono creare pericoli di gas infiammabile ed emissioni. Il tipo di sede, il test di tenuta e il margine di pressione operativa devono essere definiti chiaramente.
Revisione dei materiali per gas acidi
Il gas naturale contenente H₂S, CO₂ o acqua può richiedere materiali per servizio acido, controllo della durezza e documentazione aggiuntiva.
Scarico del gas in prossimità di aree non sicure
Lo scarico della ventilazione dovrebbe evitare piattaforme, prese d'aria, porte, fonti di accensione e spazi chiusi. La dispersione del gas e la direzione del vento devono essere esaminate.
Ignorare le condizioni di sfioro a bassa temperatura
La depressurizzazione del gas ad alta pressione può raffreddarsi durante lo sfioro. La bassa temperatura ambiente e il raffreddamento Joule-Thomson possono richiedere la revisione dei materiali per basse temperature.
Continua la revisione della selezione della valvola di sicurezza per gas naturale
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FAQ Valvole di Sicurezza Gas Naturale
Preparare una scheda tecnica completa per la valvola di sicurezza per gas naturale prima del preventivo
Inviare la scheda tecnica dell'attrezzatura protetta, MAOP o MAWP, pressione di progetto, pressione di taratura, composizione del gas, peso molecolare, scenario di sfioro, capacità richiesta, intervallo di pressione operativa, temperatura di sfioro, contropressione, percorso di scarico, condizione di installazione, requisito del materiale, requisito del sedile, standard di connessione e documenti richiesti. Una scheda tecnica completa aiuta a confermare il corretto dimensionamento del gas, la stabilità della valvola, il controllo delle perdite e lo scarico sicuro di gas infiammabili.
