Противодавление может изменять открытие, достижение подъема, сброс, стравливание и повторное закрытие предохранительного клапана, даже если клапан прошел заводское испытание на установленное давление. Оно может присутствовать на выходе до открытия или развиваться после того, как поток сброса поступит в напорный трубопровод. Эффект не ограничивается простым сдвигом установленного давления: ...
Противодавление может изменять открытие, достижение подъема, сброс, стравливание и повторное закрытие предохранительного клапана, даже если клапан прошел заводское испытание на установленное давление. Оно может присутствовать на выходе до открытия или развиваться после того, как поток сброса поступит в напорный трубопровод. Эффект не ограничивается простым сдвигом установленного давления: в зависимости от конструкции клапана, выходное давление может изменять баланс сил, доступный подъем, эффективную пропускную способность, риск вибрации, стравливание, герметичность седла и утечку после подъема.
Тот же принцип применим к предохранительным клапанам, клапанам сброса давления и другим повторно закрывающимся клапанам сброса давления, но только маркировка оборудования не определяет реакцию. Обычный прямой пружинный клапан, сильфонный уравновешенный клапан и предохранительный клапан с пилотным управлением используют разные площади давления и схемы управления. Поэтому допустимое наложенное и нарастающее противодавление должно проверяться для конкретной модели, сертифицированных данных, рабочей среды, условий сброса и выходной системы.
Инженерный вывод: Правильное установленное давление — лишь часть защиты от давления. Обоснованный анализ противодавления должен связывать управляющий сценарий сброса, требуемую пропускную способность, выбранное проходное сечение, сертифицированную производительность, наложенное давление, нарастающее давление, потерю давления на входе, конструкцию клапана, гидравлику выпускной системы, совместимость материалов и историю обслуживания.
60-секундный обзор противодавления предохранительных клапанов
Перед утверждением нового клапана, замены, глушителя или модификации выпускного коллектора подтвердите следующую информацию. Если требуемый расход сброса, диапазон давления или сценарий downstream неизвестны, реакция установленного клапана не была адекватно установлена.
Защищаемое оборудование, максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) и управляющий сценарий перегрузки
Требуемая пропускная способность сброса, фаза среды и температура сброса
Место назначения на выходе: атмосфера, вентиляционное отверстие, линия рекуперации, скруббер, факел или общий коллектор
Минимальное, нормальное и максимальное наложенное противодавление до открытия
Является ли наложенное давление постоянным, переменным, пульсирующим или переходным
Встроенное противодавление при расчетном расходе сброса
Размер, длина, высота, фитинги, шероховатость и низкие точки выходного трубопровода
Потери давления на глушителе, резонаторе, оборудовании для удаления конденсата или последующих ограничениях
Достоверные комбинации общего коллектора и одновременного сброса
Конструкция клапана: обычная, сбалансированная сильфоном или с пилотным управлением
Рабочие характеристики производителя и основа сертифицированной производительности
Вентиляционное отверстие крышки, выпуск пилота, управление дренажом и конденсатом
Потери давления на входе и увеличение размера клапана при том же случае сброса
История дребезга, пульсации, вибрации, утечек, отказа сильфона или блокировки пилота
Область применения: На этой странице объясняются терминология противодавления, установленные характеристики и устранение неполадок для повторно закрывающихся клапанов сброса давления. Она не заменяет модель факельной установки, расчет нагрузки сброса, проверку сертифицированной производительности, одобрение производителя, код оборудования или нормативное требование.
Что такое противодавление в предохранительном клапане?
Противодавление — это давление, действующее на выходе клапана сброса давления. Оно может существовать, пока клапан закрыт, и может увеличиваться после открытия клапана. В зависимости от внутренних площадей клапана и метода управления это выходное давление может влиять на силы, действующие на диск, сильфон, поршень, купол, пилотную или пружинную камеру.
Противодавление должно отличаться от других давлений, используемых в проектировании предохранительных клапанов:
Входное давление
Давление на входе клапана со стороны защищаемого оборудования. Оно создает силу открытия и может отличаться от давления в аппарате, если в подводящем трубопроводе есть потери давления.
Давление настройки
Входное давление, при котором клапан настроен для демонстрации своих заданных характеристик открытия в соответствии с утвержденной базой испытаний.
Давление сброса
Условие давления, используемое для определения или проверки пропускной способности при расчетном событии повышения давления.
Противодавление
Давление на стороне выхода, которое может влиять на реакцию срабатывания, подъем, пропускную способность, сброс давления и повторное закрытие, в зависимости от конструкции клапана.
Типичные источники противодавления включают факельные и вентиляционные коллекторы, системы рекуперации, скрубберы, сепараторы, длинные хвостовые трубопроводы, глушители, высокие разгрузочные трубы, давление в последующих технологических процессах, гидростатическое давление столба жидкости, отложения, частичные блокировки и другие предохранительные устройства, подключенные к той же сети.
Давление срабатывания, избыточное давление, накопление и сброс также должны оставаться различными. Давление срабатывания определяет заданную точку открытия; избыточное давление отсчитывается от давления срабатывания; накопление отсчитывается от предельного значения защищаемого оборудования; сброс — это разница между давлением срабатывания и давлением повторного закрытия. Противодавление может взаимодействовать со всеми этими параметрами, но не является взаимозаменяемым ни с одним из них. См. Уставка предохранительного клапана, перегрузка и перепад давления при закрытии.
Нет универсальной коррекции: Не добавляйте и не вычитайте один общий процент противодавления из каждого значения давления срабатывания или пропускной способности. Постоянное наложенное давление, переменное наложенное давление и возникающее давление могут по-разному влиять на различные конструкции клапанов. Используйте утвержденный паспорт, базу испытаний, сертифицированные данные и инструкции производителя.
Наложенное противодавление против встроенного противодавления
Наложенное противодавление
Наложенное противодавление — это давление на выходе клапана до его открытия. Оно может быть постоянным, например, стабильное давление в последующем аппарате, или переменным, например, давление в факельном коллекторе, которое меняется в зависимости от работы установки, скорости продувки, другого события сброса или загрузки компрессора.
Постоянное и переменное описывают поведение наложенной составляющей; это не отдельные категории от наложенного противодавления. Это различие важно, поскольку стабильное, определенное давление на выходе может быть учтено с помощью калибровки по конкретной модели или процедуры испытаний при холодном дифференциальном давлении, в то время как переменное давление обычно не может быть представлено одной фиксированной коррекцией.
Типичные источники включают:
- под давлением факельный, вентиляционный или рекуперационный коллектор;
- сепаратор, скруббер или закрытый сборник на выходе;
- другая технологическая система, поддерживающая давление на выходе;
- другие предохранительные устройства, сбрасывающие в ту же сеть;
- гидростатическое давление от удерживаемой жидкости или конденсата;
- давление продувки, подушки или компрессора в системе сброса.
Возникающее противодавление
Накопленное противодавление возникает после открытия клапана из-за сопротивления потока сброса в выходной системе. Это гидравлический результат управляющего режима потока, а не фиксированное свойство клапана.
Возникающее противодавление зависит от:
- требуемая пропускная способность и фактические свойства среды;
- газовый, паровой, жидкостный, парожидкостный или двухфазный поток;
- диаметр, длина, высота, шероховатость и фитинги выходного трубопровода;
- редукторы, тройниковые соединения, глушители и муфлеры;
- потеря давления в скруббере, газовом сепараторе, на свече или в оборудовании рекуперации;
- достоверное одновременное срабатывание от других устройств;
- конденсат, продукты коррозии, отложения или частичное засорение;
- переходные и акустические эффекты, когда система динамически чувствительна.
| Пункт проверки | Наложенное противодавление | Возникающее противодавление |
|---|---|---|
| Когда он существует | До открытия клапана | После начала потока сброса |
| Основной источник | Существующее давление на выходе или в верхнем коллекторе | Сопротивление потоку в системе сброса |
| Типичное поведение | Постоянный, переменный, пульсирующий или переходный | Изменяется в зависимости от потока, состояния среды и условий сети |
| Основная проблема клапана | Баланс силы открытия, повторяемость и коррекция испытаний | Ход, эффективная производительность, дребезг, реакция и повторное закрытие |
| Как это устанавливается | Рабочие условия и условия сети перед открытием | Гидравлический расчет при соответствующем потоке сброса |
| Распространенная ошибка | Использование одного среднего значения для переменного заголовка | Расчет при нормальном расходе вместо расчетной нагрузки сброса |
Общее противодавление и требуемая основа для расчета
Суммарное противодавление — это давление на выходе, действующее на клапан во время определенного события сброса. Оно объединяет применимое наложенное (суперпозиционное) давление с давлением, возникающим при том же режиме сброса.
Определенный режим сброса → наложенное давление для этого режима → возникающее давление при том же расходе → суммарное выходное давление на клапане
Арифметическая зависимость концептуально проста, но инженерная основа часто трактуется неверно. Значения должны относиться к одному и тому же времени, месту, условию среды и базису давления. Не следует комбинировать максимальное давление на свече от одного рабочего события с возникающим давлением, рассчитанным для другой нагрузки сброса, если только такая комбинация не является достоверным одновременным случаем.
В обзоре следует указать:
- являются ли давления избыточными или абсолютными;
- где оценивается выходное давление;
- какой клапан или устройства осуществляют сброс;
- требуемый массовый или объемный расход и фазовое состояние среды;
- температуру и состав среды при сбросе;
- минимальные, нормальные и максимальные значения наложенного давления;
- допущения для установившегося, переходного или пульсирующего режимов;
- эффекты дренажа, гидростатического напора и перепада высот;
- метод расчета и пересмотр гидравлической модели.
Удерживать выбор для уточнения когда в спецификации указано только “противодавление: да”, “сброс на факел”, “закрытый выход” или один неуточненный процент. Обоснованный обзор клапана требует числовых случаев давления и соответствующей основы для расчетного расхода.
Как противодавление влияет на обычные пружинные предохранительные клапаны
Стандартный пружинный предохранительный клапан обычно более подвержен воздействию давления на выходе, поскольку давление на выходе может действовать на внутренние площади, которые не полностью сбалансированы. Точное направление и величина эффекта зависят от геометрии клапана, конструкции крышки, рабочей среды и конструкции производителя.
Возможные установленные эффекты включают:
- сдвиг или потеря повторяемости в реакции открытия при наложенном давлении;
- сниженный или нестабильный подъем во время сброса;
- снижение эффективной пропускной способности по сравнению с выбранным значением из каталога;
- изменения в противодавлении и давлении закрытия;
- флаттер или дребезг, когда давление на выходе взаимодействует с потерей давления на входе;
- повреждение диска, сопла, направляющей, штока и пружины от повторяющихся ударов;
- утечка через седло после подъема и потеря продукта.
Постоянное наложенное давление может быть учтено с помощью одобренной производителем коррекции испытаний для некоторых клапанов. Эта коррекция не устраняет переменное или нарастающее противодавление и не подтверждает гидравлику на выходе. Клапан может быть правильно откалиброван по давлению настройки, но все же быть непригодным при условиях сброса расхода.
Сборный полевой сценарий
Обычный клапан начал вибрировать после расширения газоотводящего коллектора
Проблема: Газовый клапан начал вибрировать и пропускать после того, как установка подключила дополнительные устройства сброса к своему газоотводящему коллектору.
Причина: Давление настройки и стендовые испытания клапана были приемлемы, но одновременный сброс в реальных условиях увеличил переменное наложенное и нарастающее противодавление. Первоначальный выбор обычного клапана основывался на предыдущем состоянии коллектора.
Коррекция: Инженеры пересчитали общий коллектор, проверили потери давления на входе и требуемую производительность, отремонтировали поврежденную обвязку и выбрали подходящую конфигурацию клапана в пределах допустимого диапазона противодавления, поддерживаемого производителем. Пакет управления изменениями был обновлен, чтобы обеспечить прослеживаемость изменений в коллекторе и основы выбора клапана.
Обычные клапаны остаются подходящими для многих применений, где давление на выходе низкое, стабильное и находится в пределах допустимого диапазона. Просмотрите Пружинные предохранительные клапаны страницу и Пружинные предохранительные клапаны против предохранительных клапанов с пилотным управлением для более широкого выбора типов.
Как противодавление влияет на сильфонные предохранительные клапаны
Сильфонный уравновешенный клапан использует сильфон и связанные с ним площади давления для снижения влияния давления на выходе на подпружиненный подвижный узел. Он часто рассматривается в случаях, когда противодавление значительно или переменчиво, или когда пружинная камера нуждается в изоляции от коррозионно-активной среды сброса.
Слово “уравновешенный” не означает неограниченный. Сильфонный клапан по-прежнему требует анализа:
- максимального наложенного, нарастающего и общего противодавления;
- коррекция производительности или сертифицированные характеристики при выходных условиях;
- пределы давления, температуры, хода и усталости сильфона;
- совместимость с коррозионными средами, хлоридами, сероводородными средами или конденсатом;
- отвод вентиляционного отверстия крышки и последствия его засорения;
- влияние разрыва сильфона на баланс сил клапана и сброс среды;
- состояние направляющих, штока, сопла, диска и седла;
- класс фланца на выходе, реакция трубопровода и вибрация;
- интервал осмотра и замены в зависимости от условий эксплуатации.
Предупреждение о вентиляции крышки: Вентиляционное отверстие крышки является частью системы балансировки и обнаружения неисправностей. Не заглушайте, не закрывайте его и не подключайте к другому источнику давления без инженерного одобрения для конкретной модели. Опасные среды могут требовать безопасного отвода, но отвод не должен создавать недопустимое давление на крышку.
Сборный полевой сценарий
Заглушенное вентиляционное отверстие крышки нарушило балансировку сильфона
Проблема: Разработанный сильфонный уравновешенный клапан демонстрировал нестабильное открытие и постоянные утечки после технического обслуживания.
Причина: Вентиляционное отверстие крышки было заглушено, чтобы остановить предполагаемый путь выброса. Заглушка позволила давлению нарастать в крышке и скрыла раннюю утечку сильфона, изменив баланс сил, для которого клапан был выбран.
Коррекция: Клапан был снят, осмотрен и отремонтирован в соответствии с утвержденной процедурой качества. Вентиляционное отверстие было восстановлено и безопасно выведено без создания противодавления, а инструкция по техническому обслуживанию объекта была пересмотрена для идентификации вентиляционного отверстия как функционального компонента, а не как дренажного слива.
Для детального рассмотрения конструкции используйте Инженерный центр по противодавлению и сильфонам. Параметры для конкретных продуктов доступны в разделе Сильфонные уравновешенные предохранительные клапаны и Предохранительные клапаны, уравновешенные по противодавлению.
Как противодавление влияет на предохранительные клапаны с пилотным управлением
Предохранительный клапан с пилотным управлением использует давление системы, пилотный клапан и управляющую камеру или купол для работы основного клапана. Некоторые конфигурации могут выдерживать условия, сложные для обычного клапана, но высокое противодавление не делает автоматически конструкцию с пилотным управлением правильным выбором.
Обзор должен охватывать:
- допустимое наложенное, нарастающее и общее противодавление для конкретной комбинации основного клапана и пилота;
- вентилируется ли выхлоп пилота в атмосферу, на основной выход или в другое контролируемое место;
- влияние давления на выходе на выхлоп пилота, давление в куполе и поведение при сбросе;
- дистанционное или локальное зондирование, перепад давления в линии зондирования и место подключения;
- фильтры, дроссели, обратные клапаны и испытательные соединения в пилотной цепи;
- перенос жидкости, твердые частицы, образование воска, кристаллизация, полимеризация, обледенение и гидраты;
- совместимость мягких седел и эластомеров с давлением, температурой и средой;
- возможности полевых испытаний и технического обслуживания;
- режимы отказа, которые могут привести к тому, что основной клапан останется открытым, закрытым или будет пропускать.
Сборный полевой сценарий
Нестабильность контура управления пилотного клапана при работе с загрязненным газом с конденсацией
Проблема: Пилотный клапан изначально обеспечивал герметичное закрытие, но впоследствии стал открываться и закрываться непоследовательно при изменении давления в общем выпускном коллекторе.
Причина: Конденсат и твердые частицы заблокировали проходы для восприятия сигнала пилотом и выхлопа. Конструкция выхлопа также подвергала пилот переменному давлению на выходе, которое не было полностью определено в исходном техническом задании.
Коррекция: Система пилотного управления была очищена, а маршрутизация датчиков, дренажа и выхлопа была переработана. Инженеры также пересмотрели, оправдывают ли чистота среды и ресурсы на техническое обслуживание сохранение конструкции с пилотным управлением или использование более устойчивой к загрязнениям альтернативы.
ISO 4126-4 устанавливает требования к продукции для предохранительных клапанов с пилотным управлением, но не заменяет анализ применения. Просмотрите Предохранительные клапаны с пилотным управлением страницу для обсуждения конкретных продуктов.
Сравнение стандартных, сильфонных и пилотных клапанов
| Фактор обзора | Пружинный клапан | Сильфонный уравновешенный | С пилотным управлением |
|---|---|---|---|
| Чувствительность к противодавлению | Может существенно влиять на открытие, подъем и повторное закрытие; использовать пределы, специфичные для конструкции | Уменьшает влияние силового баланса в пределах допустимых сильфонных и пропускных способностей | Зависит от основного клапана, типа пилота, купола и схемы выхлопа |
| Переменное давление на входе | Требует тщательного инженерного анализа и может стать непригодным | Часто рассматривается, когда материалы и вентиляция допустимы | Может подходить для выбранных конфигураций в совместимых чистых средах |
| Постоянное наложенное давление | Может потребовать утвержденной коррекции испытаний или процедуры CDTP | Реакция срабатывания менее подвержена влиянию в пределах расчетных параметров | Зависит от опорного давления пилота и давления на выходе |
| Грязные или полимеризующиеся среды | Может быть более терпимым в зависимости от направляющих и седла | Сильфоны и направляющие все еще требуют проверки на загрязнение | Малые проходные сечения пилота и отвода могут быть уязвимы |
| Коррозионноактивная среда на выходе | Воздействие пружинной камеры зависит от конструкции | Сильфоны могут изолировать верхние части; материалы сильфона и вентиляции критичны | Пилот, выхлоп и уплотнения требуют полного анализа материалов |
| Сложность обслуживания | Обычно ниже | Состояние сильфона и вентиляции должны быть проверены | Повышенная; пилот, датчик, фильтр, уплотнения и выпускное отверстие требуют обслуживания |
| Требуется подтверждение | Данные о сертифицированной производительности и допустимом противодавлении | Производительность, сильфонная оболочка, информация о сбросе и отказах | Данные о производительности основного клапана, пилота, сброса, купола и датчика |
| Типичная ошибка при выборе | Используется за пределами допустимого диапазона выходного давления из-за его механической простоты | Предполагается, что он устраняет все эффекты противодавления и производительности | Выбран для “высокого противодавления” без проверки чистоты и сброса |
Эта таблица является вспомогательным инструментом для отбора. Окончательный выбор должен основываться на требуемой нагрузке сброса, сертифицированной или одобренной проектом производительности, состоянии рабочей среды, случаях выходного давления, материалах, входных и выходных трубопроводах, ограничениях производителя и применимых нормах.
Нужен обзор типа клапана?
Предоставьте защищаемое оборудование, сценарий сброса, требуемую производительность, рабочую среду, установочное давление, диапазон наложенного давления, расчет давления нарастания, текущий паспорт клапана и эскиз выходного трубопровода.
Загрузить данные для инженерного анализа Обзор применений с высоким противодавлениемПротиводавление, сертифицированная производительность и установленная производительность
Требуемая производительность сброса и сертифицированная производительность отвечают на разные вопросы. Требуемая производительность определяется управляющим сценарием превышения давления. Сертифицированная или одобренная проектом производительность описывает характеристики потока определенного клапана, эффективное проходное сечение, рабочую среду и конфигурацию при заданных условиях давления.
Размер присоединения не устанавливает ни одно из значений. Два клапана с одинаковыми размерами входа и выхода могут иметь разные эффективные проходные сечения, подъем, коэффициенты, пределы противодавления и сертифицированные производительности.
Противодавление может повлиять на установленную производительность путем:
- снижение перепада давления, доступного на клапане и в выходной системе;
- ограничения или дестабилизации подъема клапана;
- требующий коррекции производительности для конкретной модели или сертифицированного набора данных;
- увеличение сопротивления выходной системы и реактивных сил;
- изменение поведения при сбросе давления и повторном закрытии;
- вывод клапана за пределы его допустимого рабочего диапазона;
- взаимодействие с потерей давления на входе и завышением размеров клапана.
Не утверждайте клапан, сравнивая нагрузку сброса с не ограниченной каталожной производительностью, когда указанные данные предполагают другое давление на выходе. Поставщик должен определить основу сертифицированной производительности и допустимый диапазон противодавления для точной конфигурации.
Сборный полевой сценарий
Давление срабатывания было правильным, но производительность больше не была адекватной
Проблема: После устранения узких мест в процессе клапан открылся при заданном давлении, но давление в сосуде продолжало расти.
Причина: Требуемая производительность сброса увеличилась, в то время как производительность существующего клапана была принята исходя из размера его присоединения и исходного каталожного рейтинга. Новое давление в напорной линии также снизило допустимый запас производительности.
Коррекция: Инженеры пересчитали управляющую нагрузку, проверили эффективное проходное сечение и сертифицированную производительность при фактических условиях на выходе, а также выбрали пересмотренную конфигурацию клапана и системы сброса. Коррекция учитывала производительность и противодавление вместе, а не изменение давления срабатывания.
Используйте Руководство по расчету предохранительных клапанов и сертифицированной пропускной способности и Руководством по расчету предохранительных клапанов API 520 для рабочего процесса расчета.
Противодавление, пульсация и вибрация
Что такое пульсация?
Дребезг (Chatter) — это быстрое открытие и закрытие с высокой амплитудой, при котором тарелка многократно контактирует с седлом. Это может повредить сопло, тарелку, направляющую, шток, пружину, сильфон и присоединенные трубопроводы, а также часто приводит к утечкам после полного подъема.
Что такое пульсация?
Пульсация (Flutter) — это быстрое колебание подвижных частей без обязательного полного закрытия в каждом цикле. Это все равно может снизить стабильную пропускную способность, вызвать вибрацию и ускорить износ.
Противодавление обычно является одним из звеньев причинно-следственной цепи
Дребезг и пульсация не являются доказательством одной изолированной проблемы противодавления. Полная диагностика также должна включать рассмотрение:
- чрезмерной потери давления на входе после открытия;
- завышенного проходного сечения, работающего при низком или нестабильном подъеме;
- пульсации технологического давления или нестабильности управления;
- накопленного или переменного наложенного противодавления;
- несоответствующего сброса (blowdown) или внутренней регулировки;
- направляющие трения, отложения, коррозия или смещение;
- двухфазный, вскипающий или акустически связанный поток;
- неподдерживаемый выходной трубопровод, реакционная нагрузка и искажение корпуса;
- скопившийся конденсат или гидроудар в напорной линии.
Не устраняйте только видимые повреждения. Повторная притирка седла или замена пружины могут восстановить работоспособность клапана при стендовых испытаниях, но клапан может выйти из строя снова, если потери на входе, противодавление, завышенные размеры, пульсации процесса или нагрузки выходного трубопровода останутся неизменными.
Если вибрация повредила седло, после ремонта может потребоваться проверка давления срабатывания и определенный тест на герметичность седла. API 527 описывает методы проверки герметичности седла для применимых предохранительных клапанов с металлическим и мягким седлом, но он не проверяет гидравлическую систему на выходе. См. API 527 Руководство по испытанию герметичности седла.
Выпускные трубопроводы, глушители, общие коллекторы и факельные системы
Диаметр, длина и высота выходного трубопровода
Выходной трубопровод должен выдерживать определяющую нагрузку сброса без создания недопустимого давления. Малые диаметры, длинные участки, резкие сужения, множественные отводы и большая высота увеличивают сопротивление. Высота и скопившаяся жидкость также могут создавать статическое давление, отсутствующее в расчете для сухого газа.
Глушители и шумоподавители
Глушители снижают шум, но увеличивают потери давления и могут накапливать конденсат, накипь или мусор. Установка или замена глушителя изменяет исходные параметры системы сброса и должна инициировать новый анализ противодавления, дренажа и реакционной силы.
Общие напорные коллекторы
Общий коллектор может создавать переменное наложенное давление до открытия одного клапана и дополнительное нарастающее давление при одновременном сбросе. Анализ должен выявлять вероятные комбинации, а не предполагать, что все устройства открываются одновременно или что каждый клапан сбрасывает давление отдельно.
Факельные и закрытые системы вентиляции
Факельная установка или закрытая система сброса должны рассматриваться как единая сеть. Давление в коллекторе может зависеть от оборудования для отделения жидкости, сопротивления на конце факельной трубы, накопления жидкости, ограничений на стороне входа, расхода продувки, работы компрессора и сценария сброса давления на установке. Давление на выходе отдельного клапана может существенно отличаться от расчетного значения для одного коллектора.
Механические нагрузки, дренаж и материалы
Гидравлическая допустимость не доказывает механическую допустимость. Система выходного трубопровода также должна быть проверена на реактивную силу, опоры, тепловое расширение, нагрузку на фланец, вибрацию, акустическую усталость, дренаж в нижней точке и безопасный сброс. Напряжение в трубопроводе может исказить корпус клапана и нарушить соосность седла.
| Состояние выходной системы | Возможное воздействие на клапан | Необходимый анализ |
|---|---|---|
| Длинный или слишком узкий хвостовик | Высокое избыточное давление, снижение подъема и вибрация | Гидравлические потери давления и механическая поддержка |
| Общий коллектор факельной установки | Переменное наложенное давление и взаимодействие при одновременном потоке | Достоверные сетевые сценарии и динамические условия |
| Глушитель | Дополнительное сопротивление, удержание конденсата и реактивная нагрузка | Перепад давления, дренаж и ограничения производителя |
| Заблокированный дренаж или скопление жидкости | Гидростатическое противодавление, коррозия, гидроудар и плотная посадка | Низкие точки, конструкция дренажа, погодные условия и технологический конденсат |
| Коррозионный или кислый сброс | Разрушение сильфона, сопла, диска, направляющей, пилота и уплотнения | Полный обзор материалов компонентов; NACE MR0175 / ISO 15156, где указано |
| Неподдерживаемый выходной патрубок | Деформация корпуса, утечка фланца и смещение седла | Реакция, тепловое перемещение и независимая поддержка |
Используйте Руководство по установке предохранительных клапанов для входных, выходных, опорных, дренажных проверок и проверок при вводе в эксплуатацию. Для контекста систем сброса на факел и снижения давления см. Руководство по системам сброса давления API 521.
Иллюстративный инженерный пример: Модификация коллектора создает риск пульсации
Вымышленный учебный пример — не проектные данные
Исходная информация
| Защищаемое оборудование | Газовый сепаратор |
|---|---|
| Давление настройки клапана | 10 бар изб. |
| Требуемая пропускная способность | 8 500 кг/ч газа |
| Исходное выходное основание | Короткая линия атмосферного сброса |
| Модифицированный выход | Удлиненная линия, подключенная к общему коллектору рекуперации |
| Наложенное противодавление | 0,7 бар изб. для рассмотренного рабочего случая |
| Расчетное противодавление | 1,1 бар изб. при указанном расходе сброса |
Проблема и первопричина
Клапан прошел заводские испытания на установленное давление, но начал вибрировать после модификации выходного патрубка. Испытательный стенд не смог воспроизвести новое давление в коллекторе или сопротивление на выходе. Комбинированное расчетное условие на выходе составило 1,8 бар изб. для данного определенного случая, и первоначальный выбор клапана не был пересмотрен с учетом этого.
Корректирующие и предупреждающие действия
- подтвердить управляющие случаи индивидуального и одновременного сброса; ;
- проверить требуемую производительность и выбранное эффективное проходное сечение; ;
- рассчитать потери давления на входе и давление на выходе для того же сценария; ;
- сравнить стандартный клапан с сертифицированными производителем данными по противодавлению; ;
- пересмотреть изменения трубопроводов перед изменением типа клапана; ;
- оценить альтернативы с балансировочным сильфоном или пилотным управлением только после определения материалов, вентиляционных отверстий, пилотных систем и пределов обслуживания; ;
- осмотреть диск, сопло, направляющую и шток на предмет повреждений от вибрации; ;
- обновить чертежи, расчеты, спецификации и записи об управлении изменениями.
Урок: Установленное давление может быть правильным, в то время как установленная система сброса остается нестабильной или имеет ограниченную производительность.
Когда требуется экспертная инженерная оценка или рассмотрение производителем
Не принимайте решение по противодавлению на основе одного общего процента или статьи в Интернете, если применимо любое из следующего:
Переменное давление в коллекторе
Изменение давления на выходе существенно зависит от режима работы установки, расхода продувки, состояния компрессора или комбинаций сброса.
Двухфазный или вскипающий поток
На выходе присутствует жидкость и пар, или рабочая среда меняет фазовое состояние в клапане и трубопроводе.
Множественные одновременные устройства
Результат для общего коллектора зависит от достоверных комбинаций нагрузок сброса и времени.
Противодавление на пределе рабочих характеристик
Прогнозируемое условие приближается к рабочим параметрам производителя или требует коррекции производительности.
Грязная или реакционноспособная среда
Частицы, полимеры, воск, кристаллы, гидраты или коррозия могут влиять на сильфон, направляющие, пилотные клапаны и сопротивление на выходе.
Повторные вибрации или механические повреждения
Клапан имеет следы ударов, износ направляющих, повторяющиеся утечки, вибрацию или нестабильную историю подъема золотника.
Глушитель или существенное изменение выходного трубопровода
Новое ограничение, более длинный маршрут, подключение к факелу или система рекуперации изменяют утвержденную основу.
Токсичные, легковоспламеняющиеся или агрессивные среды
Отказ сильфона, сброс через вентиляционное отверстие крышки, выпуск пилотного клапана и место назначения утечки имеют дополнительные последствия.
Восьмиэтапный анализ противодавления
- Определите защищаемое оборудование и управляющий сценарий сброса.
Подтвердите максимальное допустимое рабочее давление (MAWP), основу давления настройки, состояние среды, требуемую производительность, давление и температуру сброса. - Нанесите на схему полный путь сброса.
Укажите размеры труб, длины, высоты, фитинги, ответвления, глушители, коллекторы, скрубберы, оборудование для отделения жидкости и место утилизации. - Определите наложенные случаи давления.
Зафиксируйте минимальное, нормальное, максимальное, постоянное и переменное давление на выходе перед открытием. - Рассчитайте нарастающее противодавление.
Используйте расчетный расход, свойства рабочей среды и достоверные одновременные расходы. Сохраняйте единую базу давления и сценарий. - Проверьте конструкцию клапана.
Сравните характеристики стандартных, сильфонных и с пилотным управлением клапанов на основе сертифицированных данных для конкретных моделей. - Проверьте производительность и стабильность.
Подтвердите требуемую и сертифицированную производительность, эффективное проходное сечение, потери на входе, давление на выходе, перепад давления при закрытии (blowdown) и риск вибрации (chatter). - Проверьте материалы, механические нагрузки и дренаж.
Проверьте реактивную силу, опоры, тепловое расширение, нагрузку на патрубок, конденсат, сильфон, уплотнения пилота и коррозию. - Документируйте и утвердите окончательное основание для расчета.
Обновите расчеты, чертежи, технические описания, отклонения от производителя, требования к инспекции и записи об управлении изменениями.
Данные по противодавлению для включения в запрос ценового предложения (RFQ) или технический обзор
| Обязательная информация | Почему это важно |
|---|---|
| Защищаемое оборудование, максимальное допустимое рабочее давление и нормативная база | Определяет границу давления и соответствующий маршрут защиты от избыточного давления. |
| Управляющий сценарий сброса давления | Устанавливает событие, генерирующее требуемую нагрузку. |
| Среда, состав, фаза и температура сброса | Контролирует подбор размера, гидравлику, материалы и тип клапана. |
| Уставка давления, давление сброса и допустимая база накопления | Связывает работу клапана с пределом оборудования и расчетом производительности. |
| Требуемая пропускная способность | Определяет поток, который должен обрабатывать клапан и выходная система. |
| Выбранное или требуемое эффективное проходное сечение | Предотвращает одобрение только по размеру соединения. |
| Минимальное, нормальное и максимальное наложенное давление | Определяет состояние на выходе до открытия и его изменчивость. |
| Расчетное нарастающее давление | Показывает давление, создаваемое управляющим потоком сброса. |
| Общее противодавление для каждого применимого случая | Поддерживает сравнение с рабочими характеристиками клапана. |
| Изометрия выходного трубопровода, размер, длина, высота и фитинги | Обеспечивает основу для гидравлического и механического расчета. |
| Информация о факельной установке, скруббере и одновременном сбросе | Определяет взаимодействие давления и расхода в общей системе. |
| Данные по глушителю, муфлеру или оборудованию на стороне входа | Определяет требования к перепаду давления, дренажу и реактивной силе. |
| Текущая модель клапана, паспортные данные и история отказов | Поддерживает анализ замены, первопричин и совместимости. |
| Материалы корпуса, сопла, диска, направляющей, пружины, сильфона, пилота и уплотнения | Поддерживает анализ коррозии, температуры, сероводородной среды и образования отложений. |
| Потери давления на входе и схема установки | Предотвращает рассмотрение давления на выходе как единственной причины нестабильности. |
Документы, запрашиваемые у поставщика
- Заполненный паспорт клапана и общий чертеж; (GA drawing);
- сертифицированная или принятая в рамках проекта производительность для указанной среды и давления;
- информация о допустимом наложенном, нарастающем и общем противодавлении;
- данные по коррекции производительности или рабочим характеристикам, где применимо;
- материал сильфона, предельные значения конструкции, информация о вентиляционном отверстии и отказе крышки;
- тип пилота, детали датчика, купола и выхлопа, где применимо;
- материалы корпуса, сопла, диска, направляющей, штока, пружины, сильфона, прокладки и мягких элементов;
- инструкции по установке, дренажу, поддержке и выходному трубопроводу;
- записи о настроенном давлении, герметичности седла и испытаниях под давлением, как указано;
- требования к инспекции, техническому обслуживанию, запасным частям и ремонту;
- точное наименование стандарта, издание, маркировка и область сертификации.
Используйте Контрольный список для закупки предохранительных клапанов для более широкого рассмотрения заявки и пакета документов поставщика.
Типичные ошибки при работе с противодавлением предохранительных клапанов
Предположение атмосферного сброса
Факельная установка, коллектор, скруббер, глушитель или система рекуперации имеют собственное поведение давления и не являются открытым вентиляционным отверстием.
Использование одного универсального процента
Допустимое противодавление зависит от конструкции клапана, рабочей среды, режима сброса, сертифицированных данных и ограничений производителя.
Смешивание различных случаев сброса давления
Максимальное давление в верхнем коллекторе из одного случая объединяется с нарастающим давлением из другого без подтверждения достоверности такой комбинации.
Установка глушителя после выбора
Глушитель изменяет сопротивление, реакцию, акустические характеристики и дренаж и требует повторного рассмотрения.
Игнорирование одновременного сброса
Отдельные клапаны могут быть приемлемы сами по себе, в то время как общий коллектор неприемлем при вероятном сочетании факторов.
Блокировка вентиляционного отверстия сильфонной крышки
Это может нарушить балансировочный механизм, скрыть утечку сильфона и изменить баланс сил.
Выбор пилотного клапана только для высокого противодавления
Грязная среда, сброс пилотного клапана, потеря чувствительности, замерзание и техническое обслуживание могут сделать конструкцию ненадежной.
Игнорирование потери давления на входе
Давление на выходе может быть причиной дребезга, в то время как ограничивающий вход приводит к коллапсу давления на сопле после открытия.
Утверждение по размеру присоединения
Размер присоединения не доказывает эффективное проходное сечение, сертифицированную производительность или характеристики противодавления.
Ремонт только повреждений от дребезга
Ремонт седла не предотвратит повторное возникновение, если гидравлическая или механическая причина останется.
Стандарты и авторитетные технические справочники
Требуемый стандарт зависит от защищаемого оборудования, отрасли, юрисдикции, спецификации заказчика и конструкции клапана. Используйте официальное издание, требуемое проектом; веб-сводка не заменяет стандарт, защищенный авторским правом, или одобрение ответственного инженера.
| Ссылка | Роль в данной теме | Официальная или вспомогательная ссылка |
|---|---|---|
| ASME BPVC Раздел XIII | Правила защиты от избыточного давления котлов, сосудов под давлением и трубопроводов в рамках ASME. | Официальная страница ASME |
| Раздел I ASME BPVC | Контекст изготовления силовых котлов, где задействованы предохранительные клапаны котлов и системы сброса. | Официальная страница ASME |
| ASME BPVC Раздел VIII, Дивизион 1 | Контекст проектирования, инспекции, испытаний и сертификации сосудов под давлением для защищаемого оборудования. | Официальная страница ASME |
| API 520 Часть I | Расчет размеров и выбор, включая требуемую производительность, конфигурацию клапана и основу давления, используемую для расчета производительности. | Официальная страница API · Руководство ZOBAI по API 520 |
| API 520 Часть II | Монтаж и инженерный анализ установок устройств сброса давления, включая условия на входе и выходе. | Официальная страница API |
| API 521 | Руководство по системам сброса и снижения давления для факельных, вентиляционных и утилизационных сетей. | Официальная страница API · Руководство ZOBAI по API 521 |
| API 527 | Испытания на герметичность седла после изготовления или ремонта; это не подтверждает гидравлику на выходе или производительность сброса. | Официальный документ API · Руководство ZOBAI по API 527 |
| API RP 576 | Практика инспекции устройств сброса давления, актуальная после дребезга, повреждения сильфона, коррозии или повторяющихся утечек. | Используйте официальное издание, требуемое проектом. |
| ISO 4126-1 | Общие требования к продукции для предохранительных клапанов; это стандарт на продукцию и не заменяет анализ применения. | Официальная страница ISO |
| ISO 4126-4 | Общие требования к продукции для предохранительных клапанов с пилотным управлением. | Официальная страница ISO |
| National Board VR / NBIC | Авторизованный маршрут ремонта клапанов сброса давления, где это требуется владельцем или юрисдикцией. | Официальная страница VR Национального совета (National Board VR) |
Примечание о соответствии: Не заявляйте о соответствии стандартам ASME, API, ISO, PED, CE, NBIC или National Board, если точная область применения продукта, сертификат, редакция, маркировка и применимость на рынке не были проверены. Пригодность для работы с противодавлением должна быть подтверждена для фактической конфигурации клапана и условий эксплуатации.
Часто задаваемые вопросы о противодавлении предохранительного клапана
Что такое противодавление в предохранительном клапане?
Противодавление — это давление, действующее на выходе клапана. Оно может присутствовать до открытия или возникать после того, как поток сброса проходит через выходной трубопровод, глушитель, коллектор, факельную систему, скруббер или систему рекуперации.
В чем разница между наложенным и нарастающим противодавлением?
Наложенное противодавление существует до открытия клапана и может быть постоянным или переменным. Накопленное противодавление возникает после открытия из-за сопротивления потоку в системе сброса.
Что такое полное противодавление?
Общее противодавление — это давление на выходе, действующее во время определенного события сброса. Оно объединяет соответствующий наложенный компонент с нарастающим компонентом для того же сценария, места и базиса давления.
Как противодавление влияет на обычный пружинный предохранительный клапан?
В зависимости от геометрии клапана, давление на выходе может влиять на баланс усилия открытия, ход, эффективную пропускную способность, сброс давления и повторное закрытие. Чрезмерное или переменное давление может способствовать флаттеру, вибрации и повреждению седла.
Устраняет ли сильфонный уравновешенный клапан проблемы, связанные с противодавлением?
№. Сильфон снижает влияние давления на выходе в пределах своей рабочей зоны, но гидравлика выхода, сертифицированная производительность, пределы сильфона, совместимость материалов, вентиляция корпуса и обнаружение отказов по-прежнему требуют рассмотрения.
Может ли предохранительный клапан с пилотным управлением работать при высоком противодавлении?
Некоторые конфигурации могут работать в условиях высокого противодавления, но пригодность зависит от основного клапана, типа пилота, купола, линии датчика, схемы выхлопа, чистоты среды и данных производителя о производительности.
Можно ли при калибровке учесть постоянное наложенное противодавление?
Некоторые конструкции клапанов допускают испытательное давление холодного дифференциала, одобренное производителем, или другую коррекцию для определенного постоянного наложенного давления. Это не относится к переменному или нарастающему противодавлению и не подтверждает работоспособность системы сброса.
Снижает ли противодавление пропускную способность предохранительного клапана?
Это может снизить или изменить фактическую производительность, в зависимости от типа клапана и рабочей среды. Производительность должна быть проверена на основе сертифицированных или одобренных производителем данных для фактического условия давления на выходе.
Почему предохранительный клапан стучит только после установки?
Установленная система может создавать сопротивление на выходе, переменное давление в коллекторе, потери давления на входе, вибрацию, карманы жидкости или нестабильный поток, которых нет при испытании на заводе-изготовителе при заданном давлении. Также следует проверять завышение размеров и пульсации процесса.
Можно ли установить глушитель на выход предохранительного клапана?
Только после рассмотрения перепада давления, противодавления, дренажа, реактивных сил, акустического поведения и ограничений производителя. Глушитель изменяет исходные параметры системы сброса.
Когда следует пересчитывать противодавление?
Пересчитайте или повторно проверьте его после внесения изменений в нагрузки сброса, выходной трубопровод, глушители, коллекторы, факельные системы, рабочее давление в последующих системах, допущения о одновременном сбросе или производительность процесса.
Существует ли один допустимый процент противодавления для каждого предохранительного клапана?
Нет. Допустимое условие зависит от конструкции клапана, рабочей среды, скорости сброса, изменчивости давления, сертифицированных данных, применимого стандарта и ограничений производителя.
Почему сертифицированная пропускная способность важнее размера присоединения?
Размер присоединения определяет физический интерфейс. Сертифицированная или одобренная проектом пропускная способность определяет, какой поток может проходить через выбранный клапан и эффективное проходное сечение при заданных условиях давления, среды и конфигурации.
Что следует проверить после дребезжания, связанного с противодавлением?
Осмотрите сопло, диск, седло, направляющую, шток, пружину, сильфон, компоненты пилотного клапана, опоры трубопровода и выходную систему. После ремонта выполните необходимую калибровку, тест герметичности седла, документирование, блокировку и повторное пломбирование в соответствии с утвержденным маршрутом качества.
Нужен обзор противодавления или вибрации?
Отправьте информацию о защищаемом оборудовании, текущем паспорте или табличке клапана, требуемой пропускной способности, среде, давлении настройки, диапазоне наложенного давления, расчете нарастающего давления, схеме выходного трубопровода, данных глушителя и информации об общем коллекторе или факельной системе.
Отправьте данные системы выхода Запрос на предохранительный клапан
