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Come la contropressione influisce sulle prestazioni delle valvole di sicurezza
La contropressione è uno dei motivi più comuni per cui una valvola di sicurezza funziona bene su un banco di prova ma diventa instabile dopo l'installazione. Una valvola può aprirsi alla corretta pressione di taratura in officina, ma vibrare, oscillare, perdere capacità effettiva o non richiudersi correttamente quando collegata a un lungo tubo di scarico, silenziatore, collettore comune di scarico, sistema di sfiato chiuso o collettore di torcia...
La contropressione è uno dei motivi più comuni per cui una valvola di sicurezza funziona bene su un banco di prova ma diventa instabile dopo l'installazione. Una valvola può aprirsi alla corretta pressione di taratura in officina, ma vibrare, oscillare, perdere capacità effettiva o non richiudersi correttamente quando collegata a un lungo tubo di scarico, silenziatore, collettore comune di scarico, sistema di sfiato chiuso o collettore di torcia.
Nell'ingegneria delle valvole di sicurezza, la contropressione non è solo un dettaglio della tubazione. È la pressione che agisce sul lato di scarico della valvola e può alterare l'equilibrio delle forze interne, l'alzata della valvola, la capacità di sfioro, lo sfogo (blowdown) e il comportamento di richiusura. Ciò è particolarmente importante per le valvole di sicurezza convenzionali a molla, ma anche le valvole bilanciate a soffietto e le valvole pilotate hanno limiti di progettazione che devono essere verificati.
Questa guida spiega come contropressione sovrapposta e contropressione accumulata influenzare le prestazioni delle valvole di sicurezza. Copre anche vibrazioni, oscillazioni, collettori di scarico, silenziatori, valvole bilanciate a soffietto, valvole pilotate e i controlli pratici della contropressione che dovrebbero essere completati prima dell'acquisto, dell'installazione o della modifica del sistema di scarico. Per il processo di selezione completo, leggi la nostra Guida alla selezione delle valvole di sicurezza.
Takeaway tecnico: Una valvola di sicurezza non dovrebbe essere approvata solo perché ha superato un test di pressione di taratura. Anche il sistema di scarico installato deve essere esaminato per contropressione sovrapposta, contropressione indotta, resistenza allo scarico, pressione del collettore, sfioro simultaneo, forza di reazione allo scarico e limiti di contropressione ammissibili dal produttore.
Perché la contropressione è un fattore critico nella selezione delle valvole di sicurezza
Una valvola di sicurezza viene normalmente selezionata e testata in condizioni definite. Dopo l'installazione, tuttavia, il lato di scarico può essere collegato a un tubo di scarico, un tubo di coda, un silenziatore, un collettore comune, un sistema di sfiato chiuso o un collettore di torcia. Questi sistemi creano resistenza. Quando la valvola si apre, tale resistenza può creare contropressione all'uscita della valvola.
La contropressione può influenzare:
comportamento di apertura
bilanciamento delle forze sul disco
alzata della valvola
capacità di sfioro effettiva
sfogo (blowdown)
pressione di richiusura
tendenza al chatter
tendenza all'oscillazione
rischio di danneggiamento della sede
usura di guida e mandrino
forza di reazione allo scarico
rumore e vibrazioni
Nella risoluzione dei problemi sul campo, una valvola di sicurezza che vibra dopo l'installazione viene spesso attribuita prima alla molla. In molti casi, il vero problema non è la molla. È il sistema di scarico: una lunga linea di uscita, un tubo di coda sottodimensionato, troppi gomiti, pressione comune dell'header, resistenza del silenziatore, accumulo di liquido nella linea di uscita o scarico simultaneo da altre valvole.
API 520 Parte II è una direzione standard chiave per la revisione dell'installazione perché include analisi ingegneristiche che possono essere utilizzate per confermare l'installazione appropriata dei dispositivi di sfioro della pressione. API 521 è rilevante quando la contropressione fa parte di un sistema di sfioro o depressurizzazione più ampio, come un header di flare, un sistema di sfiato chiuso o una rete di sfioro a livello di impianto.
La contropressione massima ammissibile dipende dal design della valvola, dalle condizioni di servizio, dalla pressione di taratura, dal carico di sfioro, dal sistema di scarico e dai dati certificati dal produttore. Non esiste un unico limite di contropressione che si applichi a ogni valvola di sicurezza.
Cos'è la contropressione in una valvola di sicurezza?
Contropressione è la pressione sul lato di uscita di una valvola di sicurezza. Può esistere prima che la valvola si apra, oppure può essere generata dopo che la valvola si è aperta e il flusso passa attraverso il sistema di scarico.
La contropressione è diversa dalla pressione di ingresso, dalla pressione di taratura e dalla pressione di sfioro. La pressione di ingresso agisce sul lato a monte della valvola. La pressione di taratura definisce quando la valvola inizia ad aprirsi in condizioni di prova specificate. La contropressione agisce sul lato di uscita e può influenzare il comportamento installato della valvola.
Definizione di Contropressione
In termini pratici, la contropressione risponde a questa domanda:
Quale pressione incontra la valvola di sicurezza alla sua uscita prima e durante lo scarico?
Quella pressione di scarico può provenire da una linea principale pressurizzata, un sistema di torcia, un sistema di sfiato chiuso, una lunga tubazione di scarico, un silenziatore, un silenziatore, un tubo di scarico, una combinazione disco di rottura, accumulo di liquido o flusso da altri dispositivi di scarico che scaricano sulla stessa linea principale.
La contropressione è creata dal sistema di scarico, ma il suo effetto si osserva all'interno della valvola.
Perché la contropressione non è solo un problema di tubazioni
È facile considerare la contropressione solo come un problema di calcolo delle tubazioni. Questo è incompleto. La contropressione modifica la pressione che agisce sul lato di scarico del disco e può influenzare l'equilibrio delle forze all'interno della valvola.
A seconda del design della valvola, la contropressione può modificare:
la pressione alla quale la valvola inizia ad aprirsi
l'alzata raggiunta durante lo scarico
la capacità effettiva di sfioro
il comportamento del blowdown
la pressione di richiusura
la tendenza al chatter o al flutter
il carico meccanico sui componenti interni della valvola
Questo è il motivo per cui una valvola che supera i test di officina può comportarsi diversamente quando collegata al sistema di scarico effettivo. Il test al banco conferma la valvola in condizioni di prova. Non dimostra automaticamente che il sistema di scarico installato sia accettabile.
La contropressione può esistere prima che la valvola si apra o essere creata dal flusso dopo l'inizio dello scarico.
Contropressione sovrapposta vs Contropressione indotta
La contropressione è solitamente divisa in due tipi principali: contropressione sovrapposta e contropressione accumulata. Comprendere la differenza è essenziale prima di selezionare una valvola di sicurezza convenzionale, bilanciata a soffietto o pilotata.
Cos'è la contropressione sovrapposta?
Contropressione sovrapposta è la pressione già presente all'uscita della valvola di sicurezza prima che la valvola si apra. Può essere costante o variabile.
Le fonti comuni includono:
collettori di scarico pressurizzati
collettori di flare
sistemi di sfiato chiusi
altre apparecchiature che scaricano nello stesso sistema
sistemi di processo che mantengono la pressione a valle della valvola
sistemi di scarico riempiti di liquido o scarsamente drenati
La contropressione sovrapposta può influenzare il comportamento di apertura e l'equilibrio delle forze. La contropressione sovrapposta variabile è più difficile da gestire rispetto alla contropressione sovrapposta costante perché la valvola può incontrare condizioni di pressione di uscita diverse da un evento di sfioro all'altro.
Cos'è la contropressione di accumulo?
Contropressione accumulata è la pressione generata all'uscita della valvola dopo che la valvola di sicurezza si è aperta e il flusso di sfioro passa attraverso il sistema di scarico.
La contropressione indotta dipende da:
portata di sfioro
dimensione della tubazione di scarico
lunghezza della tubazione di scarico
gomiti, riduttori e raccordi
configurazione del tubo di scarico
perdita di carico del silenziatore o della marmitta
pressione della tubazione comune
resistenza del sistema di flare o sfiato
sfogo simultaneo da altre valvole
accumulo di condensa o liquido nella tubazione di scarico
La contropressione di accumulo viene comunemente scoperta dopo l'installazione o dopo una modifica dell'impianto. La valvola può essere la stessa, ma il sistema di scarico è cambiato.
Tabella Comparativa
Articolo
Contropressione sovrapposta
Contropressione indotta
Quando esiste
Prima dell'apertura della valvola
Dopo l'apertura della valvola
Sorgente principale
Pressione esistente all'uscita o nel collettore
Flusso attraverso la tubazione di scarico e i collettori
Può essere
Costante o variabile
Dipendente dal flusso
Influenza
Forza di apertura, comportamento di impostazione e stabilità
Alzata, capacità, vibrazioni e richiusura
Causa tipica
Header pressurizzato, sistema di flare o sistema di sfiato chiuso
Linea di scarico lunga, scarico sottodimensionato, silenziatore o header comune
Revisione della tempistica
Prima della selezione della valvola
Durante la revisione idraulica del sistema di scarico
Entrambi i tipi di contropressione devono essere identificati prima della selezione finale della valvola. Se uno dei valori è sconosciuto, la selezione della valvola è incompleta.
Come la contropressione influisce sulle valvole di sicurezza convenzionali a molla
Una valvola di sicurezza convenzionale a molla è uno dei design più comuni. Utilizza la forza della molla per mantenere il disco chiuso contro la pressione del sistema. Quando la pressione di ingresso raggiunge la pressione di taratura, la valvola inizia ad aprirsi.
Le valvole convenzionali a molla possono essere sensibili alla contropressione perché la pressione di scarico può agire sul disco e alterare l'equilibrio delle forze interne della valvola. A seconda del design e della condizione di contropressione, ciò può influire sull'apertura, sull'alzata, sulla capacità, sullo sfogo (blowdown) e sulla richiusura.
La contropressione può alterare l'equilibrio delle forze del disco, l'alzata, la capacità e il comportamento di richiusura.
La contropressione può causare il seguente comportamento in una valvola convenzionale a molla:
aprire a una pressione diversa da quella prevista
impossibile raggiungere un'alzata stabile
sfiorare una portata inferiore a quella prevista
vibrare durante lo scarico
sfarfallare sotto pressione di scarico instabile
richiudersi a una pressione instabile
danneggiare la sede, il disco o la guida a causa di impatti ripetuti
Un tipico caso sul campo riguarda una valvola di sicurezza a molla che ha superato i test in officina e si è aperta alla corretta pressione di taratura. Dopo l'installazione, ha vibrato durante lo scarico. La valvola è stata rimossa e testata nuovamente. Ha comunque superato il test. Il problema non era la pressione di taratura in officina. La linea di scarico era lunga, includeva diversi gomiti e scaricava in un collettore comune. Durante lo sfioro, la contropressione accumulata ha superato l'assunzione di selezione originale.
La correzione è stata quella di calcolare la resistenza del sistema di scarico, rivedere la pressione del collettore comune, ridurre le restrizioni di scarico non necessarie e confermare se la valvola convenzionale fosse ancora adatta. In alcune posizioni, è stato considerato un design bilanciato a soffietto. La prevenzione è stata quella di includere la contropressione ammissibile e la resistenza della tubazione di scarico nella revisione tecnica prima dell'acquisto.
Giudizio sul campo: Se una valvola di sicurezza convenzionale a molla vibra solo dopo l'installazione, non presumere che la molla sia difettosa. Rivedere prima la perdita di pressione in ingresso, la resistenza in uscita, la contropressione accumulata, la pressione del collettore comune, la base di dimensionamento della valvola e le modifiche alla tubazione di scarico.
Come la contropressione influisce sulle valvole di sicurezza bilanciate a soffietto
Una valvola di sicurezza bilanciata a soffietto utilizza una disposizione a soffietto per ridurre l'effetto della contropressione sul bilanciamento delle forze della valvola. Viene comunemente considerata quando una valvola convenzionale a molla sarebbe troppo sensibile a una contropressione sovrapposta o variabile.
Le valvole bilanciate a soffietto possono essere utili in alcuni servizi con contropressione, ma non sono una soluzione universale. Il soffietto è un componente critico. Può guastarsi a causa di fatica, corrosione, danni termici, vibrazioni o condizioni di servizio improprie. Anche lo sfiato del cappello è importante. Se lo sfiato è bloccato, la valvola potrebbe non comportarsi più come previsto.
Una valvola bilanciata a soffietto può ridurre l'effetto della contropressione, ma non rende irrilevante il sistema di scarico. Il sistema di uscita deve comunque essere verificato per capacità, forza di reazione, rumore, vibrazioni e scarico sicuro.
In un servizio con gas corrosivo, è stata selezionata una valvola bilanciata a soffietto perché la pressione del collettore di scarico variava durante il funzionamento. La valvola ha comunque mostrato un comportamento instabile durante lo sfioro. L'ispezione ha rivelato che lo sfiato del soffietto era stato bloccato durante lavori sul campo e la pressione del collettore fluttuava più di quanto originariamente ipotizzato. La soluzione è stata ripristinare la condizione di sfiato, ispezionare il soffietto, rivedere la variazione della pressione del collettore e aggiornare la checklist di manutenzione.
Per le valvole bilanciate a soffietto, la revisione della contropressione dovrebbe includere:
contropressione ammissibile dal produttore
pressione di uscita costante o variabile
compatibilità del materiale del soffietto
rischio di fatica del soffietto
condizione dello sfiato del cappello
accesso per l'ispezione
temperatura di servizio
rischio di corrosione o incrostazione
Il soffietto non deve essere trattato come una parte nascosta che non necessita mai di attenzione. In servizi difficili, la condizione del soffietto può diventare un fattore chiave di affidabilità.
Come la contropressione influisce sulle valvole di sicurezza pilotate
Una valvola di sicurezza pilotata utilizza una valvola pilota e la pressione di sistema per controllare l'apertura e la chiusura della valvola principale. A seconda del design, alcune valvole di sicurezza pilotate possono tollerare una contropressione maggiore rispetto alle valvole convenzionali a molla. Tuttavia, ciò non significa che ogni valvola pilotata sia adatta a qualsiasi servizio con alta contropressione.
La revisione della contropressione per una valvola di sicurezza pilotata dovrebbe includere la valvola principale, il circuito pilota, la linea di rilevamento, il sistema di pressione della cupola e il percorso di scarico pilota. I dati di contropressione ammissibile del produttore devono essere verificati per il design effettivo.
ISO 4126-4 è la direttiva ISO pertinente per le valvole di sicurezza pilotate. I limiti effettivi di contropressione devono comunque essere confermati dai dati certificati del produttore, dalle specifiche di progetto e dalle condizioni di servizio.
Un errore comune è scegliere una valvola pilotata solo perché il sistema presenta un'alta contropressione. Se il gas è sporco, umido, appiccicoso, ceroso, cristallizzante o contiene particelle, il circuito pilota può diventare instabile o bloccato. Se lo scarico pilota è influenzato dalla pressione di uscita, il comportamento di chiusura può anche cambiare a seconda del design.
In un servizio con gas ad alta pressione, è stata selezionata una valvola di sicurezza pilotata per la tenuta stagna e l'elevata tolleranza alla contropressione. Durante il funzionamento, la valvola è diventata instabile. La causa principale non era solo la contropressione. Il gas trasportava goccioline di liquido e particelle fini, contaminando la linea di rilevamento pilota. Anche la pressione dell'header di flare variava durante il funzionamento dell'impianto. La correzione ha incluso il controllo della linea pilota, l'aggiunta di filtrazione o drenaggio appropriati dove idonei, la revisione delle condizioni di scarico pilota e la conferma della contropressione ammissibile con il produttore.
La prevenzione è semplice: non selezionare una valvola di sicurezza pilotata solo con le parole “alta contropressione”. Rivedere insieme la pulizia del fluido, il design del circuito pilota, il layout della linea di rilevamento, il percorso di scarico, l'accesso alla manutenzione e i limiti del produttore.
Contropressione e capacità della valvola di sicurezza
La contropressione può influire sulla capacità effettiva di sfioro di una valvola di sicurezza. La capacità certificata si basa su specifiche condizioni di prova o certificazione, mentre le prestazioni installate dipendono dalle condizioni effettive di ingresso e uscita nell'impianto.
Le valvole di sicurezza convenzionali, bilanciate a soffietto e pilotate non rispondono alla contropressione allo stesso modo. Se la contropressione effettiva supera il limite ammissibile dal produttore o la base di progettazione utilizzata per la selezione, l'ipotesi di capacità potrebbe non essere più valida.
La contropressione può ridurre le prestazioni installate:
limitando l'alzata della valvola
modifica della portata attraverso la valvola
aumento della resistenza in uscita
causare un movimento instabile del disco
modificare il comportamento di richiusura
invalidare la base di capacità originale
Un caso comune di espansione si verifica quando un impianto aggiunge nuovi dispositivi di scarico in un collettore di scarico esistente. Ogni valvola potrebbe essere stata selezionata correttamente se esaminata individualmente. Durante lo scarico simultaneo, tuttavia, la pressione del collettore può aumentare e creare una contropressione sovrapposta o accumulata superiore alle attese. Il risultato può essere una capacità installata ridotta o un funzionamento instabile della valvola.
La correzione non consiste solo nel ricontrollare la valvola. Il collettore di scarico, lo scenario di scarico simultaneo e il sistema di flare o sfiato devono essere esaminati come un sistema. La norma API 521 è pertinente in questi casi poiché fornisce indicazioni per i sistemi di scarico della pressione e di depressurizzazione dei vapori in impianti quali impianti petrolchimici, impianti a gas, terminali GNL e impianti di produzione di petrolio.
La contropressione è una delle diverse condizioni che possono contribuire al chattering e al flutter. In molti casi, la contropressione agisce insieme alla perdita di pressione in ingresso, al sovradimensionamento, alla pressione di processo instabile o a una disposizione inadeguata della tubazione di scarico.
La resistenza in uscita e la pressione del collettore possono retroagire sull'instabilità della valvola.
Cos'è il Chattering?
Chatter è l'apertura e la chiusura rapida del disco valvola. Può causare impatti ripetuti del disco sulla sede. Ciò può danneggiare le superfici di tenuta, la guida e la molla, e può trasformare un problema idraulico o di tubazione in un guasto meccanico.
Il chatter può essere causato da:
eccessiva perdita di pressione in ingresso
eccessiva contropressione accumulata
pressione di collettore instabile
valvola sovradimensionata
condizioni di processo instabili
layout errato della tubazione di scarico
disposizione errata dello scarico
Cos'è il Flutter?
Flutter è un movimento di alzata instabile senza necessariamente una chiusura completa. Il disco può oscillare durante lo scarico. Può sembrare meno grave del chatter, ma può comunque danneggiare guide, superfici di tenuta e componenti interni nel tempo.
Il flutter spesso indica condizioni di flusso instabili, fluttuazioni della pressione di uscita o una valvola che opera al di fuori del suo intervallo di alzata stabile.
Perché la contropressione causa instabilità
La contropressione può ripercuotersi sull'instabilità della valvola. Quando la pressione di uscita aumenta e diminuisce durante lo scarico, la forza che agisce sul disco cambia. Ciò può influenzare l'alzata, il flusso e il comportamento di richiusura. In un collettore comune, le onde di pressione o lo scarico simultaneo possono peggiorare questo effetto.
Un caso sul campo ha coinvolto una valvola di sicurezza che produceva un forte rumore di vibrazione durante lo scarico. Dopo la manutenzione, la sede presentava segni di impatto. La causa principale non era un semplice difetto della sede. Erano presenti sia la contropressione accumulata che la perdita di pressione in ingresso. Il disco si muoveva ripetutamente verso e lontano dalla sede durante lo scarico. La correzione ha richiesto la revisione sia della tubazione di ingresso che di uscita, non solo la lappatura della sede.
Tubazioni di Uscita, Silenziatori e Collettori Comuni
Il sistema di uscita della valvola di sicurezza non deve essere trattato come una semplice connessione di scarico. Le tubazioni di uscita, i silenziatori e i collettori possono creare contropressione e carichi meccanici che influenzano direttamente le prestazioni della valvola.
Lunghe Linee di Uscita
Le lunghe linee di uscita aumentano la resistenza. Più lunga è la tubazione e maggiore è il flusso di scarico, maggiore è la probabilità che il sistema generi contropressione accumulata. Le linee lunghe possono anche aumentare le vibrazioni, i problemi acustici e la forza di reazione allo scarico.
La tubazione di uscita deve essere revisionata per dimensioni, lunghezza, raccordi, supporto, espansione termica e direzione di scarico sicura. Una tubazione di scarico che appare meccanicamente accettabile può comunque creare un'eccessiva perdita di pressione durante lo scarico.
Silenziatori e Mufflers
I silenziatori sono spesso aggiunti per ridurre il rumore di scarico, specialmente nei servizi a vapore, aria e gas. Possono essere utili, ma aggiungono anche una perdita di carico.
Un errore comune è aggiungere un silenziatore dopo che la valvola di sicurezza è già stata selezionata. La valvola potrebbe essere stata selezionata per scarico atmosferico, ma il silenziatore aumenta la resistenza in uscita. La contropressione accumulata deve essere ricalcolata prima che il silenziatore venga accettato.
Per il servizio a vapore, anche il silenziatore e il tubo di scarico devono essere controllati per il drenaggio. L'accumulo di condensa può causare corrosione, colpi d'ariete o comportamenti di scarico instabili.
Collettori di scarico comuni
Un collettore di scarico comune può creare una contropressione variabile. Questo è particolarmente importante quando più valvole di sicurezza potrebbero scaricare contemporaneamente o quando il collettore si collega a un sistema di flare o di sfiato chiuso.
Il collettore deve essere verificato per:
pressione normale del collettore
pressione massima prevista del collettore
scenari di scarico simultaneo
onde di pressione o pulsazioni
capacità del sistema di flare o di sfiato
accumulo di liquidi
corrosione o incrostazione
modifiche di manutenzione
Trattare un collettore comune come scarico atmosferico è un errore grave. Un collettore ha un proprio comportamento di pressione, e tale comportamento può cambiare durante un evento di sfioro.
Come valutare la contropressione prima dell'acquisto di una valvola di sicurezza
La contropressione deve essere valutata prima dell'acquisto della valvola, non dopo l'installazione. Un fornitore non può confermare l'idoneità basandosi solo sulla dimensione dell'ingresso, la dimensione dell'uscita e la pressione di taratura. Le condizioni del sistema di scarico devono essere descritte chiaramente.
Dati di processo da fornire
Come minimo, fornire i seguenti dati durante la richiesta di preventivo o la revisione tecnica:
attrezzatura protetta
mezzo e stato del fluido
pressione di taratura
pressione di sfioro
capacità di scarico richiesta
preferenza del tipo di valvola, se presente
destinazione di scarico
dimensione e lunghezza del tubo di scarico
numero di curve, riduttori e raccordi
dettagli silenziatore, marmitta o tubo di scarico
contropressione sovrapposta
contropressione di accumulo stimata
scenario di scarico simultaneo
pressione del flare o dell'header
requisito di contropressione ammissibile, se specificato
Domande da porre al fornitore
Domande utili al fornitore includono:
Qual è la contropressione ammissibile per questo tipo di valvola?
La contropressione è costante o variabile?
La capacità quotata rimane valida alla nostra contropressione?
È richiesto un design bilanciato a soffietto o pilotato?
Cosa succede se il soffietto si guasta?
La ventilazione del cappello deve rimanere aperta?
Lo scarico del pilota è influenzato dalla pressione di uscita?
Quali limiti di tubazione di scarico si applicano a questa valvola?
Quali requisiti di orientamento di installazione o drenaggio si applicano?
Quali controlli di manutenzione sono richiesti per il circuito del soffietto o del pilota?
Documenti da richiedere
La revisione tecnica dovrebbe includere:
scheda tecnica valvola
dati di capacità certificati
dati sulla contropressione ammissibile
base di correzione della contropressione, se applicabile
I problemi di contropressione sono spesso creati da piccole modifiche al progetto che non sembrano importanti durante la costruzione o l'approvvigionamento. I seguenti errori sono comuni nelle revisioni sul campo.
Ignorare la contropressione autogenerata
La contropressione autogenerata può essere bassa durante un piccolo flusso di prova ma alta durante lo sfioro completo. Dovrebbe essere calcolata o confermata per il carico di sfioro effettivo e il sistema di scarico.
Trattare un collettore comune come scarico atmosferico
Un collettore comune non è la stessa cosa di uno scarico atmosferico. La pressione del collettore può aumentare durante lo sfioro, specialmente quando più valvole scaricano contemporaneamente.
Aggiungere un silenziatore dopo la selezione della valvola
Un silenziatore può aumentare la resistenza allo scarico. Se viene aggiunto dopo la selezione della valvola, la contropressione autogenerata e la forza di reazione devono essere nuovamente verificate.
Utilizzo di valvole a molla convenzionali in servizio con contropressione variabile
Le valvole convenzionali a molla possono diventare instabili o perdere prestazioni in presenza di contropressione variabile. Possono essere considerate progettazioni bilanciate a soffietto o pilotate, ma solo entro i limiti del produttore.
Blocco dello sfiato del cappello su una valvola bilanciata a soffietto
Lo sfiato del cappello è fondamentale per molti design bilanciati a soffietto. Bloccarlo può causare un comportamento della valvola diverso da quello previsto e può nascondere un guasto del soffietto.
Presupporre che le valvole pilotate risolvano sempre i problemi di contropressione
Le valvole pilotate possono essere adatte per alcuni servizi con contropressione, ma hanno comunque dei limiti. È necessario verificare la pulizia del fluido, il percorso della linea pilota, il percorso di scarico, l'accesso per la manutenzione e i dati del produttore.
Non revisionare la contropressione dopo modifiche all'impianto
Modifiche alla tubazione di scarico, estensioni dell'header, modifiche al sistema di flare, silenziatori aggiunti o dispositivi di sfioro aggiuntivi possono tutti modificare la contropressione. Qualsiasi di queste modifiche dovrebbe innescare una revisione della contropressione della valvola di sicurezza.
Esempio di ingegneria: Modifica dell'header di scarico ha causato il chatter della valvola di sicurezza
Una valvola di sicurezza a molla ha superato i test in officina e si è aperta alla corretta pressione di taratura. Dopo una modifica all'impianto, la valvola ha manifestato vibrazioni (chatter) durante lo scarico. La prima reazione è stata di sospettare una molla debole o una riparazione inadeguata della sede.
La revisione sul campo ha mostrato una causa principale diversa. La linea di scarico era stata estesa e collegata a un header di scarico comune. Durante lo sfioro, la contropressione accumulata è aumentata oltre le ipotesi di selezione originali. La valvola stessa non era difettosa; la condizione di contropressione installata era cambiata.
La correzione è stata ricalcolare la resistenza del sistema di scarico, rivedere i casi di sfioro simultaneo e modificare la disposizione della tubazione di scarico. In alcune posizioni, è stata considerata una valvola bilanciata a soffietto perché la pressione dell'header era variabile. L'impianto ha anche aggiornato la sua checklist di gestione delle modifiche in modo che le modifiche alla tubazione di scarico inneschino una revisione dello sfioro di pressione prima che la valvola venga rimessa in servizio.
La lezione è semplice: un test in officina conferma la valvola nelle condizioni di test. Non conferma che un header di scarico modificato manterrà la valvola stabile in servizio.
La contropressione deve essere verificata prima dell'acquisto, dell'installazione o della modifica del sistema di scarico.
Checklist per la verifica della contropressione
La seguente checklist può essere utilizzata durante la selezione della valvola di sicurezza, la modifica dell'impianto, la risoluzione dei problemi o la revisione degli acquisti.
Elemento di controllo
Perché è Importante
Confermato
Destinazione di scarico identificata
Atmosfera, collettore, flare e sistemi di sfiato chiusi si comportano diversamente
☐
Contropressione sovrapposta verificata
Influenza il comportamento di apertura e il bilanciamento delle forze
☐
Contropressione indotta calcolata
Influenza alzata, capacità e stabilità
☐
Dimensioni e lunghezza del tubo di scarico verificate
Determina la resistenza di uscita
☐
Gomiti, raccordi e riduttori verificati
Aggiunta di caduta di pressione e turbolenza
☐
Caduta di pressione del silenziatore o del moderatore verificata
Può aumentare la contropressione accumulata
☐
Pressione del collettore comune rivista
Può creare contropressione variabile
☐
Casi di scarico simultanei esaminati
Valvole multiple possono aumentare la pressione del collettore
☐
Idoneità del tipo di valvola confermata
I design convenzionali, a soffietto e pilotati rispondono diversamente
☐
Contropressione massima ammissibile dal produttore verificata
Definisce il limite di selezione
☐
Condizione di sfiato del cappello / scarico pilota verificata
Critico per design bilanciati a soffietto e pilotati
☐
Cronologia di vibrazioni o chatter esaminata
Indica instabilità installata
☐
Per la checklist completa sulla selezione delle valvole di sicurezza, inclusi pressione di taratura, capacità, materiali, tipo di valvola e documentazione, leggi la nostra Guida alla selezione delle valvole di sicurezza.
Guide tecniche correlate sulle valvole di sicurezza:
FAQ sulla Contropressione e le Valvole di Sicurezza
Cos'è la contropressione in una valvola di sicurezza?
La contropressione è la pressione sul lato di scarico di una valvola di sicurezza. Può esistere prima che la valvola si apra, oppure può essere generata dopo che la valvola si è aperta e il flusso di scarico attraversa il sistema di scarico.
Qual è la differenza tra contropressione sovrapposta e contropressione indotta?
La contropressione sovrapposta esiste all'uscita della valvola prima che questa si apra. La contropressione accumulata viene creata dopo che la valvola si è aperta e il flusso attraversa la tubazione di scarico, il silenziatore, l'header o il sistema di flare.
Come influisce la contropressione su una valvola di sicurezza convenzionale a molla?
La contropressione può alterare l'equilibrio delle forze sul disco, l'alzata della valvola, la capacità effettiva, lo sfioro (blowdown) e il comportamento di richiusura in una valvola di sicurezza convenzionale a molla. Una contropressione accumulata eccessiva può anche causare vibrazioni o flutter.
Quando si dovrebbe utilizzare una valvola di sicurezza bilanciata a soffietto?
Una valvola di sicurezza bilanciata a soffietto può essere considerata quando una valvola convenzionale a molla sarebbe troppo sensibile a una contropressione costante o variabile. Devono comunque essere verificati il soffietto, lo sfiato del cappello, la compatibilità dei materiali e i limiti ammissibili dal produttore.
Le valvole di sicurezza pilotate possono gestire la contropressione?
Alcune valvole di sicurezza pilotate possono gestire una contropressione più elevata, a seconda del design. La linea pilota, il percorso di rilevamento, il sistema a cupola, lo scarico pilota, la pulizia del fluido e i limiti del produttore devono essere esaminati prima della selezione.
Perché una valvola di sicurezza vibra dopo l'installazione?
Una valvola di sicurezza può vibrare dopo l'installazione a causa di contropressione accumulata, perdita di pressione eccessiva in ingresso, sovradimensionamento, pressione di processo instabile, pressione comune dell'header o resistenza della tubazione di scarico. La valvola potrebbe comunque superare un test al banco perché il sistema di scarico installato non è rappresentato durante il test.
Posso aggiungere un silenziatore alla linea di scarico di una valvola di sicurezza?
Un silenziatore può essere aggiunto solo dopo aver esaminato la sua caduta di pressione, la contropressione accumulata, la forza di reazione e i limiti del produttore. L'aggiunta di un silenziatore dopo la selezione della valvola, senza una revisione della contropressione, può rendere instabile la valvola installata.
La contropressione deve essere verificata dopo la modifica della tubazione di scarico?
Sì. Qualsiasi modifica alla tubazione di scarico, agli header di scarico, ai sistemi di flare, ai silenziatori, ai mufflers o alla destinazione di scarico può modificare la contropressione. La base di selezione della valvola di sicurezza deve essere rivista prima che la valvola venga rimessa in servizio.