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Una valvola di sfioro è un dispositivo automatico di sfioro che si apre quando la pressione del sistema raggiunge una pressione impostata predeterminata. Scarica gas, vapore o liquido per evitare che l'apparecchiatura protetta superi il suo limite di pressione ammissibile, quindi si richiude quando la pressione ritorna a un livello sicuro. Nel lavoro di ingegneria, una valvola di sfioro è…
Una valvola di sfioro è un dispositivo automatico di sfioro che si apre quando la pressione del sistema raggiunge una pressione impostata predeterminata. Scarica gas, vapore o liquido per evitare che l'apparecchiatura protetta superi il suo limite di pressione ammissibile, quindi si richiude quando la pressione ritorna a un livello sicuro.
Nel lavoro di ingegneria, una valvola di sfioro non viene trattata come una normale valvola. È un dispositivo di protezione meccanica finale per recipienti a pressione, caldaie, tubazioni, pacchi compressori, scambiatori di calore, skid di processo, linee di scarico pompe e altri sistemi pressurizzati. Se la valvola di sfioro viene selezionata, installata o mantenuta in modo errato, il sistema potrebbe rimanere esposto a sovrapressione anche se una valvola è fisicamente installata.
L'errore più comune è definire una valvola di sfioro solo in base alla sua dimensione di ingresso, dimensione di uscita o classe di pressione. Una valvola può adattarsi all'ugello, ma ciò non dimostra che abbia la capacità di sfioro richiesta. Una valvola può avere la corretta pressione di impostazione, ma ciò non dimostra che possa scaricare un flusso sufficiente durante il caso di sfioro dominante. Una valvola può superare il collaudo in officina, ma comunque vibrare dopo l'installazione se la contropressione o la perdita di pressione in ingresso non sono state esaminate.
Questa guida spiega cos'è una valvola di sfioro, come funziona, in cosa differisce da una valvola di sicurezza o PSV, dove viene utilizzata, cosa la fa aprire e cosa ingegneri e acquirenti dovrebbero controllare prima della selezione o dell'acquisto. Per il processo completo di selezione ingegneristica, leggi la nostra Guida alla selezione delle valvole di sicurezza.
Takeaway tecnico: Una valvola di sfioro deve essere selezionata prima in base al requisito di protezione, non prima in base al modello del catalogo. I controlli chiave sono: apparecchiatura protetta, scenario di sfioro, pressione di impostazione, capacità di sfioro richiesta, capacità certificata, condizione del fluido, contropressione, tipo di valvola, compatibilità dei materiali e documentazione.
A valvola di sfioro pressione, spesso abbreviata come PRV, è un dispositivo automatico progettato per rilasciare la pressione da un sistema quando la pressione di ingresso raggiunge una pressione impostata specificata. Il suo scopo è ridurre il rischio di pressione eccessiva nelle apparecchiature protette.
A differenza di una valvola manuale o di una valvola di controllo, una valvola di sfioro non dipende da un operatore per aprirla durante un'emergenza. Risponde automaticamente alla pressione. Quando la pressione del sistema sale alla pressione impostata, la valvola inizia ad aprirsi. Man mano che la pressione continua a salire durante l'evento di sfioro, la valvola deve scaricare un flusso sufficiente per controllare la condizione di sovrapressione. Dopo che la pressione del sistema scende a un livello sicuro, la valvola dovrebbe richiudersi correttamente.
In termini pratici di ingegneria, una valvola di sfioro risponde a una domanda fondamentale: "Come posso proteggere in modo affidabile le mie apparecchiature dalla sovrapressione?"
Come verrà rilasciata la pressione del sistema se la pressione supera il limite consentito?
La valvola può scaricare nell'atmosfera, in uno scarico sicuro, in un sistema di sfiato chiuso, in una linea di flare, in un sistema di recupero o in un'altra destinazione di scarico approvata. La corretta disposizione di scarico dipende dal fluido, dalla pressione, dalla temperatura, dalla tossicità, dall'infiammabilità, dai requisiti ambientali e dalle normative locali.
Le valvole di sicurezza per sfioro sono utilizzate per proteggere molti tipi di apparecchiature a pressione, tra cui:
L'apparecchiatura protetta determina il limite di pressione, la pressione di progetto, la pressione massima di esercizio ammissibile, lo scenario di sfioro e i requisiti del codice applicabile.
Una valvola normale viene solitamente selezionata per isolamento, strozzamento, controllo del flusso o commutazione. Una valvola di sicurezza per sfioro viene selezionata per la protezione dalla pressione. Questa differenza modifica la logica di selezione.
Per una valvola normale, la dimensione della connessione e la classe di pressione sono spesso dettagli d'acquisto importanti. Per una valvola di sicurezza, sono solo una parte della revisione. L'ingegnere deve anche confermare la pressione di taratura, la capacità di scarico richiesta, la capacità di scarico certificata, l'area dell'orifizio, la contropressione, la compatibilità dei materiali, la tenuta del sedile, le condizioni di installazione e la documentazione.
Una valvola di sicurezza errata per capacità o per condizioni di servizio può ancora apparire corretta su un disegno. Ecco perché è necessaria una revisione ingegneristica prima dell'acquisto e dell'installazione.
Una valvola di sicurezza funziona bilanciando la forza di chiusura con la pressione del sistema. In una valvola a molla, la forza della molla mantiene il disco contro il sedile dell'ugello. In un design pilotato, il sistema pilota controlla la valvola principale. Il meccanismo esatto dipende dal tipo di valvola, ma la sequenza di protezione è simile.
Durante il normale funzionamento, la valvola rimane chiusa. La pressione operativa dovrebbe normalmente rimanere al di sotto della pressione di taratura con un margine sufficiente per evitare gorgogliamento, perdite o sollevamenti frequenti.
Se il sistema opera troppo vicino alla pressione di taratura, la valvola può perdere prima di una reale condizione di emergenza. La causa potrebbe non essere una valvola difettosa. Potrebbe essere un margine operativo insufficiente, fluttuazioni di pressione, superfici di sedile danneggiate, sporco sul sedile, fluttuazioni di contropressione o stress delle tubazioni.
Pressione di taratura è la pressione di ingresso alla quale la valvola di sicurezza inizia ad aprirsi in condizioni di prova specificate. Determina quando la valvola inizia a rispondere.
La pressione di taratura non dimostra che la valvola abbia una capacità di scarico sufficiente. Una valvola può aprirsi alla pressione corretta ed essere comunque sottodimensionata se la sua capacità di scarico certificata è inferiore al carico di scarico richiesto.
Per una spiegazione più approfondita della pressione di taratura, sovrapressione, accumulo e blowdown, leggi il nostro Pressione di Taratura, Sovrapressione e Blowdown delle Valvole di Sicurezza Spiegati.
Dopo che la valvola si apre, deve scaricare fluido sufficiente per controllare l'aumento di pressione. È qui che la capacità di scarico richiesta e la capacità di scarico certificata diventano critiche.
La capacità di sfioro richiesta deriva dallo scenario di sfioro dominante. La capacità di sfioro certificata è la capacità verificata della valvola selezionata in base a una base dichiarata. Questi due valori devono essere confrontati prima che la valvola venga approvata.
Per una revisione dettagliata della capacità, leggi il nostro Guida al dimensionamento delle valvole di sicurezza e alla capacità di scarico certificata.
Dopo lo scarico, la valvola dovrebbe ri-sedersi quando la pressione del sistema scende alla pressione di ri-seduta. La ri-seduta dipende dal blowdown, dalla forza della molla, dalle condizioni della sede, dalle condizioni della guida, dalla contropressione, dalla perdita di pressione in ingresso e dal design della valvola.
Una ri-seduta inadeguata può causare perdite di prodotto, rumore, emissioni, cicli ripetuti e danni alla sede. Una valvola che non ri-siede correttamente non deve essere regolata alla cieca. Dovrebbero essere esaminati prima la tendenza della pressione operativa, il sistema di scarico, le condizioni della sede e la cronologia di calibrazione.
I termini valvola di sfioro, valvola di scarico, valvola di sicurezza, valvola di sicurezza/sfioro, PRV e PSV sono spesso confusi nei documenti di impianto e nelle richieste di acquisto. Sono correlati, ma non dovrebbero essere trattati come identici senza verificare le effettive condizioni di servizio e il design della valvola.
| Termine | Significato ingegneristico comune | Servizio tipico | Avviso di selezione |
|---|---|---|---|
| Valvola di sfioro | Termine generico per un dispositivo che sfoga la pressione in eccesso | Servizio per gas, vapore, liquidi o bifase a seconda del design | Verificare il design della valvola, la base di calcolo della capacità e lo stato del fluido |
| Valvola di sfioro | Spesso utilizzata per servizio liquido con apertura più graduale | Sistemi liquidi, dilatazione termica, scarico pompe | Non dare per scontato che sia adatta per gas o vapore senza conferma |
| Valvola di sicurezza | Spesso associata ad apertura rapida in servizio con vapore, gas o vapori | Caldaie a vapore, collettori di vapore, sistemi aria e gas | Verificare pressione di taratura, capacità e norma applicabile |
| Valvola di sicurezza | Design che può essere adatto per servizio con gas, vapore, liquidi a seconda della certificazione | Applicazioni miste di protezione da sovrapressione industriale | Verificare il servizio effettivo e i dati del produttore |
| PSV | Spesso indica valvola di sicurezza per pressione nei documenti di impianto | Impianti di processo, recipienti in pressione, sistemi oil & gas | La sola abbreviazione non definisce il design della valvola |
| PRV | Spesso significa valvola di sfioro, ma può essere utilizzata diversamente a seconda del settore | Servizio generale di sfioro pressione | Confermare se il documento si riferisce a valvola di sfioro, valvola di sicurezza o valvola di regolazione pressione |
Una valvola di sfioro è un termine generico. Può riferirsi a dispositivi utilizzati per lo sfioro di gas, vapore, fluidi o miscele bifase, a seconda del design e della certificazione della valvola.
In fase di acquisto, il termine PRV non dovrebbe essere utilizzato da solo. L'acquirente dovrebbe specificare anche il fluido, lo stato del fluido, la pressione di taratura, la capacità richiesta, la contropressione, il tipo di valvola e lo standard applicabile.
Una valvola di sfioro è spesso associata a servizi con liquidi. Può aprirsi più gradualmente all'aumentare della pressione. Questo può essere adatto per lo sfioro di dilatazione termica di liquidi o per servizi di sfioro idraulico, ma il design effettivo deve comunque essere verificato.
Una valvola di sicurezza è comunemente associata a vapore, aria, gas e altri fluidi comprimibili. È solitamente progettata per un'apertura rapida alla pressione di taratura. Valvole di sicurezza per caldaie a vapore e valvole di sicurezza per recipienti ad aria sono esempi comuni.
Una valvola di sicurezza-sfioro può essere progettata per servizi con gas, vapore, fluidi o liquidi, a seconda del suo design e della sua certificazione. Non dovrebbe essere selezionata solo dal nome. La base effettiva di certificazione del servizio e di dimensionamento deve essere revisionata.
In molti documenti dell'industria di processo, PSV è usato per pressure safety valve (valvola di sicurezza pressione) e PRV è usato per pressure relief valve (valvola di sfioro pressione). Tuttavia, le abbreviazioni possono variare a seconda dell'azienda e del paese. In alcuni contesti, PRV può anche significare pressure reducing valve (valvola di riduzione pressione), che è completamente diverso da una valvola di sfioro pressione.
L'abbreviazione non indica la capacità di scarico richiesta, il tipo di valvola, l'area dell'orifizio, il design del sedile, il limite di contropressione, la compatibilità dei materiali o la base di certificazione. Per la selezione ingegneristica, la condizione di servizio effettiva è più importante dell'abbreviazione.
Giudizio sul campo: Quando una richiesta indica solo “PRV” o “PSV”, non approvare la valvola finché non vengono confermati il fluido, lo stato del fluido, la pressione di taratura, la capacità richiesta, la contropressione, il tipo di valvola e la base documentale.
Diversi design di valvole di sicurezza rispondono in modo diverso alla pressione, alla contropressione, alla pulizia del fluido, alla temperatura e alle condizioni di manutenzione. Il tipo di valvola dovrebbe essere selezionato in base alla condizione di servizio, non solo in base al prezzo o alla disponibilità.
Una valvola di sicurezza a molla utilizza la forza della molla per mantenere il disco chiuso. Quando la pressione di ingresso raggiunge la pressione di taratura, la pressione del sistema supera la forza della molla e la valvola si apre.
Le valvole a molla sono ampiamente utilizzate per vapore, aria, gas, recipienti a pressione e molti servizi ausiliari. Sono relativamente semplici e più facili da ispezionare rispetto a design più complessi. Tuttavia, le valvole convenzionali a molla possono essere sensibili alla contropressione e alla perdita di pressione in ingresso.
Una valvola bilanciata a soffietto utilizza un sistema di soffietto per ridurre l'effetto della contropressione sul funzionamento della valvola. Può essere considerata quando una valvola convenzionale a molla sarebbe troppo sensibile alla contropressione sovrapposta o accumulata.
Il soffietto è un componente critico. Può guastarsi a causa di fatica, corrosione, surriscaldamento o ventilazione impropria. Una valvola bilanciata a soffietto dovrebbe essere selezionata entro i limiti del produttore e mantenuta con attenzione alle condizioni del soffietto e ai requisiti di sfiato del cappello.
Una valvola di sicurezza pilotata utilizza una valvola pilota e la pressione di sistema per controllare la valvola principale. Può essere adatta per servizi con gas puliti ad alta pressione, carichi di grande capacità, requisiti di tenuta ermetica o sistemi che operano vicino alla pressione di taratura.
Dovrebbe essere esaminata attentamente per servizi con fluidi sporchi, umidi, appiccicosi, cristallizzanti, polimerizzanti o contenenti particelle. La contaminazione nel circuito pilota o nella linea di rilevamento può influire sulla stabilità e sulla risposta.
Una valvola di sicurezza termica viene comunemente utilizzata per proteggere sezioni di liquido bloccate dall'aumento di pressione causato dall'espansione termica. La portata richiesta può essere piccola, ma l'aumento di pressione può essere rapido.
Le valvole di sicurezza termica sono spesso utilizzate su tubazioni riempite di liquido, sistemi di pompe e sezioni di apparecchiature isolate. Dovrebbero comunque essere selezionate con la corretta pressione di taratura, materiale, destinazione di scarico e compatibilità di servizio.
Le valvole di sicurezza possono essere utilizzate per servizi comprimibili come gas, vapore e vapori, a seconda del design e della certificazione. Per il servizio con vapore, temperatura, drenaggio, forza di reazione allo scarico e materiale della sede sono punti importanti da esaminare.
Per un confronto dettagliato dei tipi di valvole, leggi il nostro Valvola di sicurezza a molla vs Valvola di sicurezza pilotata.
| Tipo di valvola | Spesso adatta per | Rischio principale di selezione |
|---|---|---|
| A molla | Servizio generale con vapore, aria, gas e utility | Contropressione, perdita di carico in ingresso e rischio di vibrazioni |
| Soffietto bilanciato | Servizi con influenza della contropressione | Affaticamento del soffietto, corrosione e blocco dello sfiato |
| Pilotata | Gas ad alta pressione pulito, tenuta stagna e grande capacità | Contaminazione del circuito pilota e sensibilità alla manutenzione |
| Scarico termico | Espansione termica di liquido bloccato in linea | Un flusso ridotto può portare a una selezione errata |
Una valvola di sicurezza non può essere selezionata correttamente se i parametri chiave non vengono compresi. L'acquirente non dovrebbe trattare queste informazioni come semplici parole di catalogo. Ogni parametro influisce su come la valvola protegge il sistema.
| Parametro | Cosa influenza |
|---|---|
| Pressione di taratura | Quando la valvola inizia ad aprirsi. |
| Pressione operativa | Margine sotto la pressione di taratura e tendenza alla perdita. |
| Sovrapressione | Aumento di pressione sopra la pressione di taratura durante lo sfioro. |
| Accumulo | Aumento di pressione sperimentato dall'apparecchiatura protetta. |
| Stacco (Blowdown) | Quanto deve diminuire la pressione prima che la valvola si richiuda. |
| Capacità di sfioro richiesta | Flusso richiesto per proteggere l'apparecchiatura durante il caso di sfioro dominante. |
| Capacità di sfioro certificata | Capacità verificata della valvola secondo una base dichiarata. |
| Area dell'orifizio | Area di flusso interna relativa alla capacità nominale. |
| Contropressione | Comportamento in apertura, alzata, capacità, stabilità e richiusura. |
| Tenuta del sede | Prestazioni di tenuta durante il normale funzionamento. |
| Compatibilità dei materiali | Corrosione, erosione, grippaggio, perdite e durata di servizio. |
La pressione di taratura definisce quando la valvola di sicurezza inizia ad aprirsi. Dovrebbe essere selezionata in relazione al limite di pressione dell'apparecchiatura protetta, alla pressione operativa e ai requisiti del codice applicabile.
Aumentare la pressione di taratura per arrestare le perdite è pericoloso a meno che non sia approvato dall'ingegneria e seguito da ricalibrazione, risigillatura e aggiornamento della documentazione.
La pressione operativa è la pressione normale del sistema. Se è troppo vicina alla pressione di taratura, la valvola potrebbe simulare, trasudare, perdere o sollevarsi durante le normali fluttuazioni.
Sovrapressione è l'aumento di pressione al di sopra della pressione di taratura durante un evento di sfioro. Accumulo è l'aumento di pressione al di sopra del limite di pressione dell'apparecchiatura protetta. Sono correlati, ma non sono la stessa cosa.
La contropressione influisce su quando la valvola si chiude dopo l'apertura. Se la contropressione è troppo stretta, la valvola potrebbe ciclare. Se è troppo ampia, la pressione del sistema potrebbe diminuire più del necessario prima della richiusura.
La capacità di sfioro richiesta è la portata che deve essere scaricata per evitare che l'apparecchiatura protetta superi il suo limite di pressione ammissibile durante lo scenario di sfioro dominante.
La capacità di sfioro certificata conferma la capacità di sfioro verificata della valvola. L'area dell'orifizio è correlata al percorso del flusso interno e alla capacità. La dimensione della connessione e l'area dell'orifizio non sono la stessa cosa.
Una valvola con la stessa connessione di ingresso può avere un orifizio diverso e una capacità certificata diversa. Ecco perché la sostituzione basata solo sulla dimensione della flangia può essere pericolosa.
La contropressione è la pressione all'uscita della valvola. Può esistere prima che la valvola si apra, oppure può essere creata dopo che la valvola si apre e il flusso passa attraverso il sistema di scarico.
La contropressione può influire sull'apertura, sull'alzata, sulla capacità, sul chatter, sulla contropressione e sulla richiusura. Per una spiegazione più approfondita, leggi il nostro Come la contropressione influisce sulle prestazioni delle valvole di sicurezza.
La tenuta del sede influenza le perdite durante il normale funzionamento. Le perdite possono essere causate da superfici di sede danneggiate, sporco, corrosione, pressione operativa troppo vicina alla pressione di taratura, materiale della sede errato, stress delle tubazioni o pratiche di riparazione inadeguate.
La compatibilità dei materiali deve coprire corpo, cappello, ugello, disco, guida, molla, soffietto e sede. La corrosione sull'ugello o sulla superficie di sede del disco può causare perdite anche quando la taratura della molla rimane corretta.
Le valvole di sfioro vengono utilizzate ovunque possano verificarsi sovrapressioni credibili. Diverse applicazioni creano rischi diversi, quindi la valvola deve essere valutata per le effettive condizioni di servizio.
| Applicazione | Principale preoccupazione ingegneristica |
|---|---|
| Recipienti in pressione | MAWP, scenario di sfioro, capacità certificata e base normativa. |
| Caldaie a vapore e sistemi a vapore | Pressione di taratura, capacità di vapore, alta temperatura, drenaggio e forza di reazione allo scarico. |
| Compressori d'aria e serbatoi d'aria | Margine operativo, range di controllo del compressore, pulsazione e perdita dalla sede. |
| Sistemi chimici e petrolchimici | Corrosione, sfioro bifase, rilascio tossico, connessione a torcia o sfiato chiuso. |
| Sistemi Oil & Gas, GNL e raffinerie | Scenario di sfioro, pressione header flare, contropressione e requisiti dei materiali. |
| Servizio di scarico pompa ed espansione termica | Sfioro liquidi, espansione termica e sovrapressione per blocco. |
| Scambiatori di calore e skid di processo | Rottura tubi, blow-by gas e documentazione del pacchetto. |
I recipienti a pressione richiedono protezione contro sovrapressioni dovute a scarico bloccato, incendio esterno, guasto del regolatore, disturbo di processo o altri scenari credibili. La valvola selezionata deve corrispondere al limite di pressione del recipiente e al caso di sfioro richiesto.
Il servizio a vapore richiede un'attenta considerazione della pressione di taratura, della capacità di vapore, dell'alta temperatura, del drenaggio della condensa, del supporto di scarico e della forza di reazione allo scarico. Una valvola di sfioro liquidi non dovrebbe essere utilizzata indifferentemente per il servizio a vapore.
I sistemi ad aria spesso subiscono cicli di pressione e pulsazioni. Se la pressione di cut-out del compressore è troppo vicina alla pressione di taratura della valvola, la valvola potrebbe sobbollire o perdere durante il normale funzionamento.
Il servizio chimico può comportare corrosione, polimerizzazione, cristallizzazione, tossicità, fouling o sfioro bifase. La compatibilità dei materiali e la destinazione dello scarico devono essere attentamente valutate.
I sistemi Oil & Gas spesso scaricano su collettori chiusi o sistemi di flare. La contropressione, lo sfioro simultaneo, la capacità del sistema di flare e i requisiti dei materiali per servizio sour possono influenzare la selezione della valvola.
Sezioni bloccate piene di liquido possono sviluppare alta pressione da un piccolo aumento di temperatura. La portata richiesta può essere piccola, ma la funzione di protezione della pressione è comunque importante.
La rottura dei tubi di uno scambiatore di calore può esporre un lato a bassa pressione a un fluido ad alta pressione. Gli skid di processo possono anche includere valvole di sfioro specifiche per il pacchetto che devono essere verificate rispetto al sistema installato finale.
Una valvola di sicurezza si apre quando la pressione del sistema raggiunge la sua pressione di taratura, ma il motivo dell'aumento di pressione dipende dallo scenario di sfioro. Identificare lo scenario di sfioro corretto è essenziale perché determina la capacità di sfioro richiesta.
| Scenario di sfioro | Perché è Importante |
|---|---|
| Uscita bloccata | Il flusso non può uscire dall'apparecchiatura, quindi la pressione può aumentare rapidamente. |
| Esposizione al fuoco esterno | L'apporto di calore può vaporizzare il liquido o espandere il gas. |
| Espansione termica | Il liquido bloccato può generare alta pressione da un piccolo aumento di temperatura. |
| Guasto del regolatore di pressione | L'attrezzatura a valle può essere esposta a una pressione a monte più elevata. |
| Guasto della valvola di controllo | Un flusso o una pressione eccessivi possono entrare nell'attrezzatura protetta. |
| Rottura del tubo dello scambiatore di calore | Un fluido ad alta pressione può entrare in un lato a bassa pressione. |
| Passaggio di gas o disturbo del processo | La generazione inattesa di gas o vapore può aumentare la pressione. |
Un'uscita bloccata può causare un aumento di pressione quando il flusso in ingresso continua ma il percorso di scarico è chiuso o ristretto. Questo è un caso comune per recipienti, separatori e apparecchiature di processo.
Un incendio esterno può aggiungere calore a un recipiente, causando vaporizzazione del liquido, espansione del gas o aumento della pressione. Il dimensionamento per il caso di incendio non deve essere ignorato semplicemente perché la valvola si apre raramente durante il normale funzionamento.
Quando il liquido è intrappolato tra valvole chiuse, un aumento di temperatura può creare un forte aumento di pressione. Le valvole di sicurezza per espansione termica sono comunemente utilizzate per questo scopo.
Se un regolatore si guasta in posizione aperta, le apparecchiature a valle potrebbero essere esposte a pressioni superiori al loro limite di progetto. La valvola di sicurezza deve essere selezionata per il caso di guasto credibile.
Una valvola di controllo guasta può inviare un flusso o una pressione eccessivi in un sistema. Lo scenario di sfioro deve considerare la sorgente di pressione a monte e la limitazione delle apparecchiature a valle.
Una rottura di un tubo può consentire a un fluido ad alta pressione di entrare nel lato a bassa pressione di uno scambiatore di calore. Ciò può creare una rapida condizione di sovrapressione e deve essere valutata attentamente.
Sovrapressioni dovute a gas blow-by, generazione di vapore, reazioni incontrollate o guasti al raffreddamento possono creare carichi di sfioro molto più elevati del normale flusso operativo. Questi casi devono essere esaminati prima del dimensionamento o dell'acquisto di una valvola.
I problemi delle valvole di sicurezza spesso iniziano prima dell'installazione della valvola. Molti guasti derivano da dati di selezione incompleti, supposizioni errate o sostituzioni senza revisione ingegneristica.
| Errore | Possibile conseguenza | Prevenzione |
|---|---|---|
| Selezione basata solo sulla dimensione della connessione | La valvola si adatta all'ugello ma manca della capacità certificata richiesta. | Verificare l'area dell'orifizio e la capacità di scarico certificata. |
| Pressione di taratura confusa con la capacità. | La valvola si apre alla giusta pressione ma non riesce a scaricare un flusso sufficiente. | Confrontare la capacità richiesta con la capacità certificata. |
| Ignorare la contropressione. | Vibrazioni, flutter, capacità ridotta o scarsa richiusura. | Verificare la tubazione di scarico, la pressione dell'header e la contropressione ammissibile. |
| Utilizzo del tipo di valvola errato per servizio con fluidi sporchi. | Instabilità del pilota, blocco della guida o perdita dalla sede. | Verificare la pulizia del fluido e l'accesso per la manutenzione. |
| Ignorare la compatibilità dei materiali. | Corrosione, grippaggio, perdite o guasto prematuro. | Verificare i materiali del corpo, ugello, disco, guida, molla, soffietto e sede. |
| Accettazione di documenti di test incompleti | Ritardo nell'ispezione o capacità di protezione non verificata. | Richiedere datasheet, dati di capacità, certificato materiale e rapporti di prova. |
Una valvola di ricambio con la stessa dimensione di ingresso potrebbe non avere la stessa area dell'orifizio o capacità certificata. La sostituzione deve essere verificata rispetto alla base di progettazione originale e alla capacità di sfioro richiesta.
La pressione di impostazione definisce solo quando la valvola inizia ad aprirsi. La capacità definisce se può sfiorare un flusso sufficiente. Entrambi questi valori devono essere corretti.
Una valvola che supera i test al banco potrebbe diventare instabile dopo l'installazione se la resistenza dell'uscita o la pressione del collettore comune creano un'eccessiva contropressione.
Le valvole pilotate possono essere eccellenti in servizio pulito, ma gas sporchi o umidi possono influenzare il circuito pilota. La pulizia del servizio deve essere valutata prima di selezionare un design pilotato.
La perdita dalla sede è spesso causata da corrosione o erosione sull'ugello e sul disco. La revisione dei materiali deve includere le parti interne del trim, non solo il materiale del corpo.
Senza dati di capacità adeguati, certificato di calibrazione, certificato dei materiali e rapporto di prova di tenuta del sede, se richiesti, l'acquirente potrebbe non essere in grado di verificare l'idoneità della valvola.
I seguenti esempi dimostrano perché la selezione delle valvole di sicurezza deve basarsi su dati ingegneristici, non solo sulla dimensione del catalogo o sul prezzo di acquisto.
Un recipiente a pressione aveva una valvola di sicurezza con la corretta pressione di taratura. La valvola si è aperta vicino alla pressione prevista durante il collaudo, quindi è apparsa accettabile. Durante una revisione per scenario di incendio, tuttavia, la capacità di sfioro richiesta era superiore alla capacità certificata della valvola.
La causa principale è stata una decisione di sostituzione basata sulla dimensione della connessione e sulla classe di pressione. La valvola di ricambio aveva un orifizio effettivo più piccolo rispetto alla base di progettazione originale. La correzione è stata ricalcolare il carico di sfioro richiesto e selezionare una valvola con capacità certificata uguale o superiore al caso di sfioro dominante.
La prevenzione consiste nel confrontare la capacità di sfioro richiesta, la designazione dell'orifizio e la capacità certificata prima di approvare qualsiasi sostituzione.
Una valvola di sicurezza a molla ha superato i test di officina e si è aperta alla corretta pressione di taratura. Dopo l'installazione, ha manifestato chatter durante lo scarico. Il primo sospetto è stato un problema di molla o di sede.
Una revisione sul campo ha rilevato che la linea di scarico era stata estesa e collegata a una colonna di scarico comune. La resistenza aggiunta allo scarico ha aumentato la contropressione accumulata. La valvola stessa non era difettosa; la condizione di scarico installata era cambiata.
La correzione è stata rivedere la resistenza di scarico, la pressione della colonna comune e l'idoneità del tipo di valvola. La prevenzione consiste nell'includere i dati relativi alla contropressione e al sistema di scarico nella revisione di selezione prima dell'acquisto.
Una valvola di sicurezza ha iniziato a perdere dopo un periodo di servizio in un mezzo corrosivo. La pressione di taratura era ancora vicina al valore richiesto, ma la perdita è aumentata dopo ogni evento di apertura.
L'ispezione ha mostrato danni da corrosione sull'ugello e sulla superficie di tenuta del disco. La causa principale non era solo una lappatura scadente. Il materiale del trim non era adatto alla chimica effettiva del fluido. La correzione è stata quella di rivedere la compatibilità dei materiali per l'ugello, il disco, la guida, la molla e la sede.
La prevenzione consiste nel considerare la selezione dei materiali come una questione di protezione funzionale, non solo una questione di materiale del corpo.
Gli standard dovrebbero essere utilizzati per supportare decisioni ingegneristiche reali. Non dovrebbero essere elencati solo per apparenza. Lo standard applicabile dipende dal tipo di apparecchiatura, dal settore, dal paese, dalle specifiche del progetto e dai requisiti del proprietario.
| Direttiva Normativa / Codice | Dove conta |
|---|---|
| ASME BPVC Section VIII Division 1 | Base per la progettazione, ispezione, collaudo e certificazione di recipienti a pressione. |
| ASME BPVC Sezione I | Protezione della pressione di caldaie e caldaie a vapore. |
| API 520 Parte I | Dimensionamento e selezione dei dispositivi di scarico della pressione. |
| API 520 Parte II | Revisione dell'installazione dei dispositivi di scarico della pressione. |
| API 521 | Sistemi di scarico e depressurizzazione, contesto di scenari di flare e scarico. |
| API 527 | Test di tenuta del sedile delle valvole di sfioro. |
| ISO 4126 | Dispositivi di sicurezza per la protezione contro sovrapressioni in progetti internazionali. |
| National Board / NBIC / VR | Autorizzazione per ispezione, riparazione, ricertificazione e riparazione di valvole di sicurezza. |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | Requisiti dei materiali per servizio sour quando si applica il servizio H2S. |
L'ASME BPVC (Boiler and Pressure Vessel Code) è comunemente utilizzato come riferimento per caldaie e recipienti a pressione. La Sezione VIII Divisione 1 dell'ASME è associata ai recipienti a pressione, mentre la Sezione I dell'ASME è pertinente per le caldaie. La base normativa esatta deve essere confermata dalle specifiche di progetto e dalla giurisdizione locale.
Per progetti su recipienti a pressione, fare riferimento a ASME BPVC Section VIII Division 1.
API 520 Parte I è una direzione di riferimento chiave per il dimensionamento e la selezione dei dispositivi di scarico della pressione nelle applicazioni dell'industria di raffinazione e di processo correlate. API 520 Parte II si concentra sulle considerazioni di installazione e sull'analisi ingegneristica per i dispositivi di scarico della pressione.
API 521 è pertinente quando la valvola di sicurezza fa parte di un sistema di scarico più ampio, di un sistema di flare o di un sistema di depressurizzazione, in particolare negli impianti di raffinazione, GNL, petrolchimici, di gas e petroliferi e del gas.
API 527 è comunemente utilizzata per determinare la tenuta della sede delle valvole di sicurezza a sede metallica e morbida, inclusi i design convenzionali, a soffietto e pilotati.
L'ISO 4126 è pertinente per progetti internazionali che coinvolgono dispositivi di sicurezza per la protezione contro sovrapressioni. L'ISO 4126-1 si applica alle valvole di sicurezza, mentre l'ISO 4126-4 è pertinente per le valvole di sicurezza pilotate.
Per le valvole di sicurezza riparate, i requisiti di ispezione e riparazione possono coinvolgere l'autorizzazione NBIC e National Board VR a seconda del progetto, della giurisdizione e delle specifiche del proprietario. Il certificato di autorizzazione VR del National Board è pertinente per le organizzazioni che riparano valvole di sicurezza nell'ambito di tale quadro normativo.
Un fornitore non può selezionare correttamente una valvola di sfioro basandosi solo sulla dimensione della connessione e sulla classe di pressione. L'acquirente dovrebbe fornire dati sufficienti sul processo, sull'attrezzatura e sull'installazione per supportare la revisione ingegneristica.
Fornire il tipo di attrezzatura protetta, il tag dell'attrezzatura, la MAWP o la pressione di progetto, la temperatura di progetto, la pressione operativa, la temperatura operativa e il requisito del codice applicabile.
Fornire la pressione di taratura, la pressione di sfioro, la pressione operativa normale, la temperatura di sfioro e qualsiasi fluttuazione di pressione prevista. Questi valori influenzano il comportamento di apertura, la capacità e la selezione dei materiali.
Definire se il mezzo è vapore, gas, vapore (vapor), liquido, bifase o flash. Indicare anche se il servizio è pulito, sporco, corrosivo, acido (sour), appiccicoso, cristallizzante, polimerizzante o contenente particelle.
Fornire la capacità di sfioro richiesta e la sua base. Se questo valore è sconosciuto, la selezione della valvola dovrebbe essere considerata preliminare.
Fornire la destinazione dello scarico, la contropressione sovrapposta, la contropressione accumulata stimata, la dimensione e la lunghezza del tubo di scarico, i dati del silenziatore, la pressione comune dell'header e le informazioni sul sistema di scarico.
Indicare il materiale del corpo, il materiale della sede, il materiale della molla, il materiale del soffietto e il tipo di sede, ove applicabile. Se la tenuta della sede è importante, includere lo standard di prova di tenuta richiesto.
Richiedere la scheda tecnica della valvola, i dati di capacità certificati, il disegno generale, il certificato dei materiali, il rapporto di prova di pressione, il certificato di calibrazione, il rapporto di prova di tenuta della sede, se richiesto, i dati della targhetta e il manuale di installazione.
Per una checklist completa focalizzata sull'acquirente, leggi la nostra Lista di controllo per l'acquisto di valvole di sicurezza per ingegneri e acquirenti.
Prima di approvare un preventivo per una valvola di sfioro, verificare se la valvola può proteggere il sistema effettivo, non solo se si adatta alla tubazione.
| Elemento di controllo | Confermato |
|---|---|
| Identificata l'apparecchiatura protetta | ☐ |
| MAWP / pressione di progetto confermata | ☐ |
| Pressione operativa e pressione di taratura confermate | ☐ |
| Scenario di sfioro identificato | ☐ |
| Capacità di scarico richiesta calcolata | ☐ |
| Capacità di sfioro certificata verificata | ☐ |
| Fluido e stato del fluido confermati | ☐ |
| Contropressione verificata | ☐ |
| Tipo di valvola selezionato per le condizioni di servizio | ☐ |
| Materiale e design della sede confermati | ☐ |
| Condizioni di installazione verificate | ☐ |
| Norma applicabile confermata | ☐ |
Domanda tecnica finale: Questa valvola di sfioro può scaricare il carico richiesto nelle condizioni di fluido, temperatura di scarico, contropressione e installazione effettive, e il fornitore può dimostrarlo con dati certificati e documenti di prova?
Inviare il fluido, la pressione di taratura, la capacità di scarico richiesta, la temperatura di scarico e la condizione di contropressione per la revisione tecnica della valvola di sfioro.
Guide tecniche correlate alle valvole di sfioro:
Nota dell'autore / Revisione ingegneristica: Questo articolo è scritto da una prospettiva di revisione tecnica di valvole di sfioro e valvole di sicurezza, inclusi selezione, consapevolezza del dimensionamento, contropressione, installazione, compatibilità dei materiali, manutenzione e documentazione di approvvigionamento. La selezione finale della valvola deve seguire le specifiche di progetto applicabili, le normative locali, il codice dell'apparecchiatura e i dati certificati dal produttore.
Una valvola di sfioro è un dispositivo automatico che si apre quando la pressione del sistema raggiunge una pressione di taratura predeterminata. Scarica il fluido per evitare che l'apparecchiatura protetta superi il suo limite di pressione ammissibile e si richiude quando la pressione ritorna a un livello sicuro.
Una valvola di sfioro rimane chiusa durante il normale funzionamento. Quando la pressione di ingresso raggiunge la pressione di taratura, la valvola si apre e scarica il flusso. Dopo che la pressione scende alla pressione di richiusura, la valvola dovrebbe richiudersi.
Non sempre. Una valvola di sfioro è un termine generico. Una valvola di sicurezza è comunemente associata all'apertura rapida in servizio di vapore, gas o vapori. Una valvola di sfioro è spesso associata al servizio di liquidi. Il termine corretto e il tipo di valvola dipendono dal fluido, dal design, dalla certificazione e dall'applicazione.
PRV spesso significa pressure relief valve (valvola di sfioro), mentre PSV spesso significa pressure safety valve (valvola di sicurezza). Tuttavia, le abbreviazioni variano a seconda dell'azienda e del settore. La sola abbreviazione non è sufficiente per la selezione. Devono essere esaminate le condizioni di servizio, il design della valvola, la pressione di taratura, la capacità richiesta e la base di certificazione.
Una valvola di sicurezza si apre quando la pressione del sistema raggiunge la sua pressione di taratura. L'aumento di pressione può essere causato da un'uscita bloccata, un incendio esterno, dilatazione termica, guasto di un regolatore, guasto di una valvola di controllo, rottura di un tubo di uno scambiatore di calore, passaggio di gas o un'anomalia di processo.
Una valvola di sicurezza può perdere perché la pressione operativa è troppo vicina alla pressione di taratura, la sede è danneggiata, è presente sporco o corrosione, la contropressione fluttua, il materiale della sede è errato, lo stress delle tubazioni distorce la valvola o la qualità della riparazione è scadente.
Non senza una revisione ingegneristica. La stessa dimensione di ingresso non garantisce la stessa area dell'orifizio o la capacità di scarico certificata. La sostituzione deve confermare la pressione di taratura, la capacità certificata, la designazione dell'orifizio, il materiale, il tipo di valvola e la documentazione.
Per scegliere una valvola di sicurezza, confermare l'apparecchiatura protetta, lo scenario di sfioro, la pressione di taratura, la capacità di sfioro richiesta, il fluido, lo stato del fluido, la temperatura di sfioro, la contropressione, il tipo di valvola, il materiale, il design della sede, la condizione di installazione e lo standard applicabile.
Fornire dati sull'apparecchiatura protetta, MAWP o pressione di progetto, pressione operativa, pressione di taratura, capacità di sfioro richiesta, fluido, stato del fluido, temperatura di sfioro, contropressione, preferenza sul tipo di valvola, requisito del materiale, requisito di collaudo e requisito di documentazione.
ZOBAI si concentra su soluzioni di valvole di sicurezza per sistemi a pressione, incluse valvole di sicurezza a molla, valvole di sicurezza pilotate per sfioro, design bilanciati a soffietto, sistemi igienico-sanitari, servizio camiciato, applicazioni GNL e GPL, e altri prodotti ingegnerizzati per la protezione da sovrapressione.
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