Предохранительные клапаны для природного газа на трубопроводах, компрессорных станциях, станциях РСУ и системах топливного газа
Предохранительные клапаны для природного газа защищают магистральные трубопроводы, распределительные станции, компрессорные установки, газовые ресиверы, сепараторы, фильтровальные емкости, узлы учета, станции редуцирования давления, системы топливного газа, оборудование для хранения газа, подогреватели, установки осушки и газоперерабатывающие установки от избыточного давления. Правильный выбор начинается с состава газа, молекулярной массы, давления настройки, максимального рабочего давления защищаемого оборудования (MAWP), максимального рабочего давления (MOP), требуемой пропускной способности, случая заблокированного выхода, случая выхлопа компрессора, случая отказа регулятора в открытом положении, случая пожара, противодавления, места сброса, герметичности, совместимости материалов, условий низких температур, содержания сероводорода и требуемых документов для испытаний.
Где используются предохранительные клапаны для природного газа
Сброс давления природного газа широко применяется в системах добычи, транспортировки, переработки и промышленных системах топливного газа. Правильный клапан зависит от того, является ли защищаемая система трубопроводом, компрессорной установкой, станцией редуцирования давления, сепаратором, установкой топливного газа или резервуаром для хранения газа.
Магистральные и распределительные газопроводы
Используются на станциях трубопроводов, городских газораспределительных станциях, районных регуляторных станциях, подогревателях, узлах учета и на конечных участках трубопроводов. При выборе следует учитывать MAOP, отказ регулятора, заблокированный выход, состав газа, высоту вентиляционной трубы и границу давления на стороне выхлопа.
Компрессорные станции природного газа
Используется на линиях нагнетания компрессоров, межступенчатых сепараторах, газовых ресиверах, отделителях жидкости, установках смазочного масла/газа и системах рециркуляции. Анализ условий сброса должен включать карту компрессора, блокировку нагнетания, отказ рециркуляции, пульсации, вибрацию и маршрутизацию нагнетания.
Станции редуцирования и коммерческого учета газа
Используется после регуляторов давления, запорных клапанов, регулирующих клапанов и узлов учета. Ключевой сценарий часто связан с отказом регулятора в открытом положении, когда оборудование на стороне низкого давления должно быть защищено от более высокого давления источника на стороне высокого давления.
Газовые сепараторы, фильтры и установки осушки
Используется на входных сепараторах, фильтрах-сепараторах, коалесцерах, гликолевых абсорберах, сосудах с молекулярными ситами и установках осушки. При выборе следует учитывать блокировку выхода газа, пожарный случай, унос жидкости, кислый газ, влажный газ и противодавление на свече.
Системы топливного газа и подачи горелок
Используется на узлах подготовки топливного газа, системах топливоснабжения нагревателей, установках топливного газа для турбин, газовых трактах котлов и линиях подачи промышленных горелок. Анализ условий сброса должен включать отказ регулятора, трубопроводы низкого давления на стороне потребителя, расположение вентиляции и герметичность.
Системы хранения КПГ, газохранилища и модульные установки
Используется на банках хранения КПГ, буферных сосудах, трубных трейлерах, установках зарядки газом, установках снижения давления и модульных газовых установках. При выборе следует учитывать высокое давление, изменение температуры, изоляцию, рассеивание выбросов, герметичность седла и доступ для инспекции.
Выбор предохранительного клапана для природного газа начинается с надежного источника давления
Системы природного газа часто защищаются от высокого давления на входе, энергии компрессора, блокировки нагнетания, воздействия огня, отказа системы управления или теплового расширения. Клапан должен быть рассчитан исходя из определяющего сценария сброса, а не только из нормального расхода газа.
Регулятор давления вышел из строя в открытом положении
При отказе регулятора в открытое положение, газ высокого давления из верхнего потока может поступать в линию нижнего потока с более низким классом давления. Предохранительный клапан нижнего потока должен быть рассчитан исходя из расхода при отказе регулятора в открытое положение, давления в верхнем потоке, производительности регулятора и расчетного давления в нижнем потоке.
Блокировка на выходе компрессора
Газовые компрессоры могут вызвать превышение давления в ресиверах, на линиях нагнетания и промежуточном оборудовании при блокировке нагнетания или отказе рециркуляции. При выборе необходимо учитывать карту компрессора, максимальный расход, температуру нагнетания, пульсации и противодавление на свече или продувочном трубопроводе.
Блокировка выхода на сепараторе или фильтре
Сепараторы, фильтры и установки осушки могут подвергаться избыточному давлению из-за потока сверху при заблокированном выходе. Расчетная производительность сброса должна основываться на максимальном достоверном входном расходе и источнике давления, а не только на нормальной пропускной способности аппарата.
Воздействие внешнего пожара
Газовые ресиверы, сепараторы, резервуары хранения и оборудование, содержащее конденсат, могут потребовать анализа на случай пожара. Случай пожара может включать расширение паров, испарение жидкости и одновременный сброс в общую систему сброса или факельную установку.
Термическое расширение заблокированного газа или конденсата
Изолированные газовые участки, карманы конденсата или заполненные жидкостью линии могут повышать давление при нагреве. Термический сброс особенно важен на заблокированных участках жидких углеводородов, конденсата или гликоля, подключенных к системам природного газа.
Противодавление от факельной системы или закрытых продувочных линий
Сброс природного газа часто осуществляется в продувочные свечи, факельные коллекторы, закрытые продувочные линии или системы рекуперации. Наложенное и нарастающее противодавление может влиять на производительность клапана, его поведение при открытии и закрытии.
Примеры применения предохранительных клапанов для природного газа с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как требования к предохранительным клапанам для природного газа обычно описываются перед выбором модели. Окончательный расчет должен быть подтвержден составом газа, техническими данными защищаемого оборудования, источником давления, расчетом сброса, анализом противодавления и стандартами проекта.
Пример 1: Предохранительный клапан нижнего потока для станции редуцирования давления природного газа
Регулятор вышел из строя в открытом положенииПредохранительные клапаны на станциях сброса давления должны рассчитываться исходя из случая отказа в открытом положении. Нормальный расход газа на стороне потребителя обычно недостаточен для обеспечения защиты.
Пример 2: Предохранительный клапан на выходе компрессора
Защита компрессораСброс давления на выходе компрессора часто является случаем большого расхода газа. Устойчивость клапана, вибрация и пропускная способность системы сброса должны рассматриваться совместно.
Случай 3: Предохранительный клапан газового фильтра-сепаратора
Сепаратор / Фильтр-сосудФильтр-сепараторы могут содержать влажный газ и конденсат. Перед выбором стандартного газового клапана следует рассмотреть материал, риск образования отложений и обработку сброса.
Кейс 4: Предохранительный клапан топливного газа на блоке
Промышленный топливный газГазотопливные установки часто имеют компактную компоновку и расположены рядом с операторами. Маршрутизация продувочных линий и контроль утечек так же важны, как и пропускная способность. ".
Кейс 5: Предохранительный клапан для баллонов хранения КПГ
Газ высокого давленияЭксплуатация КПГ требует рассмотрения вопросов высокого давления газа, герметичного закрытия и безопасного сброса. Небольшая утечка может стать опасностью воспламенения газа.
Пример 6: Предохранительный клапан сепаратора кислого природного газа
Кислый газ / H₂SЭксплуатация в среде кислого природного газа требует анализа материалов и документации в дополнение к стандартному расчету производительности для газов. Токсичный сброс должен направляться в контролируемую систему.
Матрица данных предохранительного клапана для природного газа
| Эксплуатация в среде природного газа | Типичная среда | Распространенная причина срабатывания клапана | Необходимая инженерная проверка | Рекомендуемый обзор клапанов | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Станция редуцирования давления | Сухой газ, одорированный газ, топливный газ | Отказ регулятора в открытом положении, утечка байпаса, блокировка линии после регулятора | Давление на входе, поток при отказе в открытом положении, максимальное допустимое рабочее давление на выходе, противодавление и шум на выходе | Газовый ПСК или предохранительный клапан с пилотным управлением, где допускается чистая среда | Повышение давления на выходе, ложное срабатывание или небезопасный сброс |
| Нагнетание компрессора | Природный газ, газ, богатый метаном, топливный газ, водородная смесь | Заблокированный выход, отказ рецикла, отказ управления компрессором | Карта компрессора, молекулярная масса, температура на выходе, пульсации и вибрация | Газовый ПСК высокой производительности или клапан с пилотным управлением | Повышение давления в ресивере, дребезг, утечка или повреждение выходного трубопровода |
| Газовый сепаратор / фильтр | Влажный газ, сухой газ, унос конденсата, водяной пар | Заблокированный выход, пожарный случай, скачок давления на входе | Максимальное допустимое рабочее давление сосуда, максимальный расход газа, унос жидкости, загрязнение и совместимость материалов | Пружинный ПСК, ПСК с сильфоном или ПСК для сероводородной среды в зависимости от условий | Недостаточный размер клапана сброса, загрязнение клапана или небезопасный выброс |
| Установка топливного газа | Природный газ, топливный газ, одорированный газ | Отказ регулятора, заблокированный коллектор горелки, отказ системы управления | Расчетное давление на выходе, коэффициент пропускной способности регулятора, расположение вентиляционного отверстия и герметичность | Компактный газовый предохранительный клапан или пилотный клапан для чистых сред | Повышенное давление в газоходе горелки, утечка газа или воздействие на оператора |
| Хранение КПГ / газ высокого давления | Сжатый природный газ | Переполнение, отказ компрессора, тепловое расширение, воздействие огня | Давление в резервуаре, повышение температуры, класс высокого давления, рассеивание выбросов и шум | Газовый предохранительный клапан высокого давления с герметичным закрытием и сертифицированной пропускной способностью | Высокий уровень энергии, шумовая опасность или облако легковоспламеняющегося газа |
| Кислый природный газ | Природный газ с H₂S, CO₂, водой и конденсатом | Заблокированный выход, пожар, отказ системы регулирования давления | H₂S, CO₂, pH, хлориды, жесткость, влажное/сухое состояние и маршрут токсичного сброса | Предохранительный клапан для кислой среды с документацией по материалам и твердости | Трещинообразование, выброс токсичных веществ или отказ в проектной документации |
Как правильно выбрать предохранительный клапан для природного газа
1. Подтвердите защищаемое оборудование и границу давления
Начните с максимального рабочего давления трубопровода (MAOP), максимального рабочего давления сосуда (MAWP), расчетного давления трубопровода установки (skid), номинального давления ресивера компрессора или предельного давления в магистральном трубопроводе. Установочное давление должно обеспечивать защиту наименее прочной надежной границы давления.
2. Определите состав газа и молекулярную массу
Состав природного газа влияет на молекулярную массу, сжимаемость, пропускную способность, воспламеняемость, риск работы с кислыми средами и выбор материалов. Укажите содержание метана, этана, пропана, азота, CO₂, H₂S и воды, если доступно.
3. Размер, определяемый по расчету максимального сброса
Рассмотрите отказ регулятора в открытом положении, блокировку нагнетания компрессора, блокировку выхода из сепаратора, пожарный случай, отказ регулирующего клапана и тепловое расширение. Наибольший возможный расход при сбросе определяет пропускную способность клапана.
4. Проверьте противодавление и место назначения сброса
Сброс может осуществляться в атмосферу, на свечу, в факельный коллектор, в закрытую систему вентиляции или систему рекуперации. Противодавление может влиять на пропускную способность клапана, его открытие, стравливание и закрытие, особенно в закрытых системах сброса.
5. Выбор типа клапана с учетом герметичности и рабочего запаса
Чистый газ с высоким запасом рабочего давления может подходить для клапанов с пилотным управлением. Стандартные или пружинные клапаны могут подходить для стандартных систем. Уплотнение мягкое, уплотнение металлическое, класс герметичности и требования к обслуживанию должны быть определены заранее.
6. Подтверждение требований к материалам и низким температурам
Снижение высокого давления может охлаждать газ во время сброса. Низкая температура окружающей среды, охлаждение Джоуля-Томсона, наличие сероводорода, влажного газа и CO₂ может потребовать использования материалов для низких температур, анализа работы в среде с сероводородом или специального выбора комплектующих.
Предохранительные клапаны для природного газа должны рассматриваться с учетом вентиляции, шума, противодавления и рассеивания газа
Почему установка сброса природного газа обеспечивает реальную безопасность
Характеристики предохранительного клапана для природного газа зависят от полного пути сброса. Правильно подобранный клапан все еще может создавать риск, если свеча слишком короткая, выход направлен на операторов, факельный коллектор создает чрезмерное противодавление, входной патрубок имеет недостаточный размер или клапан сбрасывает газ вблизи источников воспламенения, воздухозаборников или закрытых помещений.
При установке следует учитывать: потери давления на входе, ориентацию клапана, опору на выходе, акустические вибрации, высоту свечи, рассеивание газа, безопасное расстояние от источников воспламенения, противодавление в закрытом коллекторе, пропускную способность факела, дренаж и удаление жидкостных карманов, охлаждение при низких температурах, образование снега или льда, доступ для осмотра и возможность изоляции клапана только в соответствии с утвержденными процедурами.
Проверки при монтаже на объекте
- Перед установкой подтвердите заданное давление, максимальное допустимое рабочее давление (MAOP) / максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) и обозначение защищаемого оборудования.
- Удерживайте потери давления на входе в пределах проектного лимита.
- Направьте сброс природного газа в утвержденную дымовую трубу, на факел, в закрытую вентиляционную систему или систему рекуперации.
- Проверьте противодавление на выходе от факела, дымовой трубы, глушителя или закрытого коллектора сброса.
- Держите струю сброса вдали от платформ, воздухозаборников, дверей, источников воспламенения и закрытых пространств.
- Обеспечьте опорами напорный трубопровод для компенсации реактивной силы, вибрации и теплового расширения.
- Обеспечьте доступ для калибровки, проверки герметичности седла, инспекции и замены клапана.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Общие ссылки по предохранительным клапанам для природного газа
Спецификации предохранительных клапанов для природного газа могут ссылаться на стандарты ASME, API, ISO, EN, GB, местные правила газопроводов, стандарты трубопроводов владельца, спецификации компрессорных установок и философию сброса проекта. Применимая основа проектирования должна быть подтверждена перед запросом ценового предложения.
- ASME B31.8 для систем трубопроводов передачи и распределения газа, где это указано в проекте.
- API 520 для определения размеров и выбора устройства сброса давления, где это требуется.
- API 521 для анализа систем сброса давления и разгрузки, включая факельные установки, случаи пожара и случаи сброса на уровне системы.
- ASME BPVC Раздел VIII где газовые ресиверы, сепараторы, фильтры или емкости хранения являются сосудами под давлением.
- ASME B31.3 где указаны трубопроводы газоперерабатывающего завода, трубопроводы блочных установок или трубопроводы технологического топливного газа.
- API 526 когда указаны размеры и классы давления фланцевых стальных клапанов сброса давления.
- API 527 когда требуется тестирование герметичности седла согласно спецификации проекта.
- NACE MR0175 / ISO 15156 где указаны природный газ или среды, содержащие H₂S.
Типовой пакет документов для клапана для природного газа
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для трубопроводных станций, компрессорных установок, станций ППД, установок газопереработки, систем сероводородсодержащего газа, установок СПГ и экспортных проектов EPC.
- Технический паспорт с номером позиции, моделью, размером, проходным сечением, давлением настройки и типом присоединения.
- Расчет производительности или подтверждение сертифицированной пропускной способности для сброса газа.
- Данные о составе газа, молекулярной массе, коэффициенте сжимаемости и температуре сброса.
- Сертификат калибровки давления срабатывания, протокол испытаний под давлением и протокол испытаний герметичности седла.
- Сертификат на материал корпуса, крышки, присоединительного патрубка, тарелки, седла, пружины и деталей, удерживающих давление.
- Документы по сероводородному сервису, твердости, PMI или материалам для низких температур, где это указано.
- Общий вид с размерами, весом, ориентацией выхода и зазором для обслуживания.
- Паспортная табличка, перечень маркировки, перечень запасных частей, акт освидетельствования при инспекции и акт упаковки, если требуется.
Чек-лист данных для запроса на поставку предохранительного клапана для природного газа
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Защищаемое оборудование | Определяет границу давления, нормативную базу и предел давления настройки. | Трубопроводный коллектор, ресивер компрессора, фильтр-сепаратор, станция ППД, установка топливного газа, хранилище СПГ |
| MAOP / MAWP / расчетное давление | Определяет максимальное давление, от которого должен защищать клапан. | 6 barg, 16 barg, 42 barg, 100 barg, Class 300, значение MAOP трубопровода |
| Давление настройки | Определяет давление открытия клапана и базу производительности. | Уставка защиты на стороне потребителя, расчетное давление на основе MAWP сосуда, расчетное давление на выходе компрессора |
| Состав газа | Влияет на молекулярный вес, производительность, выбор материала, работу с сероводородом и оценку пожароопасности. | Газ, богатый метаном, топливный газ, одорированный газ, влажный газ, H₂S, CO₂, азот, водородная смесь |
| Сценарий сброса давления | Определяет требуемую производительность и тип клапана. | Регулятор вышел из строя в открытом положении, заблокированная нагнетательная линия компрессора, заблокированный выход, пожар, отказ системы управления |
| Требуемая производительность | Подтверждает, может ли клапан защитить систему. | кг/ч, Нм³/ч, SCFM, MMSCFD, расход при отказе регулятора в открытом положении, карта компрессора |
| Диапазон рабочего давления | Показывает запас по давлению и риск утечки. | Нормальное давление, максимальное рабочее давление, диапазон колебаний давления |
| Температура сброса | Контролирует выбор материала, оценку низких температур и производительность. | Температура окружающей среды, низкая температура окружающей среды, температура на нагнетании компрессора, температура холодного газа после редуктора |
| Противодавление и линия сброса | Влияет на производительность, стабильность, шум и безопасный сброс. | Атмосферный выброс, линия сброса на факел, закрытый выброс, линия рекуперации, высокая дымовая труба |
| Условие установки | Влияет на ориентацию, нагрузки на трубопровод, доступ для обслуживания и безопасность сброса. | Наружная установка, компактный блок, компрессорный блок, трубопроводный узел, морской модуль |
| Материал и требования к седлу | Предотвращает утечки, коррозию, отказ в условиях сероводородной среды и отклонение документации. | Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, мягкое уплотнение, металлическое уплотнение, материал для низких температур, материал для сероводородной среды |
| Необходимые документы | Избегает задержек при инспекции, заводских испытаниях (FAT), отгрузке и вводе в эксплуатацию. | Технический паспорт, чертеж, сертификат качества (MTC), отчет по расчету производительности, отчет по калибровке, испытание давлением, испытание на герметичность седла |
Окончательный выбор должен быть подтвержден на основе состава газа, технического паспорта защищаемого оборудования, источника давления, сценария сброса, требуемой производительности, применимого стандарта, расчета противодавления, схемы отвода, сертифицированной производительности клапана и инженерной оценки.
Типичные ошибки при выборе предохранительных клапанов для природного газа
Использование нормального потребления газа в качестве расчетного расхода для сброса
Расход при отказе регулятора в открытом положении или расход при блокировке нагнетания компрессора может быть намного больше нормального потребления. Клапан должен быть рассчитан исходя из наиболее критического аварийного случая.
Игнорирование противодавления от факельной установки или закрытой системы сброса
Противодавление может снизить производительность или изменить поведение клапана. Его следует учитывать перед выбором стандартной, сильфонной или пилотной конструкции.
Несоблюдение требований к герметичности
Утечка природного газа может создать опасность воспламенения и выбросы в атмосферу. Тип уплотнения, испытание на герметичность и запас по рабочему давлению должны быть четко определены.
Материалы для работы с кислым газом
Природный газ, содержащий H₂S, CO₂ или воду, может потребовать использования материалов для работы в кислой среде, контроля твердости и предоставления дополнительной документации.
Сброс газа вблизи опасных зон
Выброс газа должен осуществляться вдали от платформ, воздухозаборников, дверей, источников воспламенения и замкнутых пространств. Необходимо учитывать дисперсию газа и направление ветра.
Игнорирование условий сброса при низких температурах
Снижение давления в газовых системах высокого давления может привести к охлаждению во время сброса. Низкая температура окружающей среды и эффект Джоуля-Томсона могут потребовать использования материалов для работы при низких температурах.
Продолжить обзор выбора предохранительных клапанов для природного газа
Эти связанные страницы помогут перейти от требований к сбросу давления природного газа к детальному выбору клапана, его расчету, работе при высоком давлении, защите компрессоров, анализу высокого противодавления и подготовке полного запроса на коммерческое предложение (RFQ).
Часто задаваемые вопросы о предохранительных клапанах для природного газа
Подготовьте полный паспорт предохранительного клапана для природного газа перед запросом стоимости
Отправьте паспорт защищаемого оборудования, MAOP или MAWP, расчетное давление, давление срабатывания, состав газа, молекулярный вес, сценарий сброса, требуемую производительность, диапазон рабочего давления, температуру сброса, противодавление, маршрут сброса, условия установки, требования к материалам, требования к седлу, стандарт присоединения и необходимые документы. Полный паспорт помогает подтвердить правильный расчет расхода газа, стабильность клапана, контроль утечек и безопасный сброс легковоспламеняющегося газа.
