Предохранительные клапаны для блочных технологических установок, сервисных блоков и комплектного оборудования
Предохранительные клапаны для блочных систем защищают блочные технологические установки, насосные блоки, компрессорные блоки, блоки редуцирования давления газа, узлы учета, фильтрационные блоки, блоки дозирования химикатов, теплообменные блоки, топливные блоки СПГ, блоки генерации азота, блоки водоподготовки и комплектное оборудование под давлением от превышения давления. Правильный выбор КП или ПСК начинается с граничных параметров блока, максимального рабочего давления защищаемого оборудования, класса трубопровода, давления настройки, сценария сброса, максимального расхода насоса или компрессора, расхода при отказе регулятора, теплового расширения, места сброса, противодавления, совместимости материалов, монтажного пространства и необходимой проектной документации.
Где используются предохранительные клапаны в блочных системах
Блочный комплект может включать сосуды под давлением, насосы, компрессоры, регуляторы, фильтры, теплообменники, регулирующие клапаны, контрольно-измерительные приборы и соединительные трубопроводы на одной компактной раме. Предохранительный клапан должен защищать самое слабое место в пределах комплекта, а также соответствовать системе сброса вне граничных параметров блока.
Насосные блоки и блоки химической инжекции
Используются в блоках дозирования, учета, перекачки, топливных, гликолевых, метанольных, аминных, каустических, кислотных и химических инжекционных установках. Анализ сброса должен включать заклинивание насоса, блокировку на выходе, пульсацию, минимальный расход, химическую совместимость и безопасный маршрут возврата или дренажа.
Установки компрессоров и газовых бустеров
Применяются в установках компрессоров для воздуха, азота, водорода, природного газа, CO₂, кислорода и холодильных установок. При выборе следует учитывать максимальный расход компрессора, температуру на выходе, пульсации, вибрацию, максимальное допустимое рабочее давление ресивера и безопасный сброс газа.
Установки топливного газа и редуцирования давления
Применяются в установках подготовки топливного газа, редуцирования давления газа, учета, регуляторных станциях и системах подачи газа на горелки. При выборе ПСК центральное место занимают отказ регулятора, максимальное допустимое рабочее давление ниже по потоку, производительность по газу, герметичность седла и трассировка вентиляционного стояка.
Установки фильтрации и сепарации
Применяются в установках с картриджными фильтрами, коалесценторами, грязевиками, сепараторами, скрубберами и фильтрами топливного газа. Сценарии сброса давления включают заблокированный выход, засорение фильтра, унос жидкости, отказ регулятора и перепад давления в сосуде.
Установки теплообмена и вспомогательных систем
Применяются в установках горячей воды, пара, термомасла, гликоля, холодильных установках, испарителях и теплообменниках. Анализ сброса давления должен включать тепловое расширение, разрыв трубы, отказ системы управления вспомогательными системами, заблокированный выход и безопасность сброса при высокой температуре.
Установки СПГ, криогенных и специальных газов
Применяются в установках подачи топливного газа СПГ, криогенной перекачки, испарителях, установках азота, кислорода, водорода и специальных газов. Необходимо учитывать низкотемпературные материалы, сброс давления при термическом расширении заблокированной жидкости, чистоту для кислорода, герметичность и безопасный сброс.
Выбор ПСК для установок начинается с границы установки и сценария повышения давления
Установочные системы часто поставляются как комплектное оборудование, но сценарий повышения давления может возникнуть как внутри установки, так и от соединений с установками выше и ниже по потоку. Правильный выбор предохранительного клапана должен учитывать границу установки, номинальное давление защищаемого оборудования, класс трубопровода и способ обработки сброса давления на площадке. .
Остановка насоса или заблокированный напорный трубопровод
Насос может продолжать подавать поток при закрытом downstream-клапане, заблокированном фильтре или изолированном выходе. Для расчета предохранительного клапана следует использовать кривую насоса, максимальный расход, давление при закрытой задвижке (deadhead pressure), плотность и вязкость рабочей среды, а также пропускную способность обратного трубопровода.
Повышение давления на выходе компрессора или в ресивере
Компрессорные установки могут создавать избыточное давление в напорном трубопроводе, промежуточных охладителях, ресиверах, маслоотделителях и межступенчатых ресиверах. При выборе следует подтвердить максимальную производительность компрессора, максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) ресивера, пульсации, вибрацию и безопасный сброс газа.
Отказ регулятора в газовых установках
Регуляторы давления могут выйти из строя в открытом положении и подвергнуть downstream-трубопроводы, фильтры, расходомеры, горелки или анализаторы в установке высокому upstream-давлению. Предохранительные клапаны должны защищать компонент с наименьшим допустимым давлением.
Термическое расширение заблокированной жидкости
Небольшие участки трубопроводов в модульных установках могут захватывать жидкость между запорными клапанами, фильтрами, теплообменниками или обратными клапанами. Может потребоваться термозащитный клапан, даже если объем захваченной жидкости невелик, особенно при использовании обогрева, горячих сред или при воздействии наружных температур.
Засорение фильтра, блокировка сепаратора или защита сосуда
Модульные фильтры, сепараторы, коалесцеры и небольшие сосуды под давлением могут подвергаться избыточному давлению при блокировке выходов или повышении перепада давления. Следует рассмотреть максимальное допустимое рабочее давление сосуда (MAWP), засорение картриджа и изоляцию для обслуживания.
Отказ системы управления или разрыв трубы
Теплообменные установки могут создавать избыточное давление в контуре низкого давления, если пар, горячее масло, хладагент или высокотемпературная технологическая среда просачиваются через теплообменник. Следует совместно рассмотреть разрыв трубы, блокировку выхода и тепловое расширение.
Примеры применения предохранительных клапанов в модульных установках с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как обычно описываются требования к предохранительным клапанам для модульных установок перед выбором модели. Окончательный расчет размеров должен быть подтвержден технологической схемой установки (P&ID), максимальным допустимым рабочим давлением защищаемого оборудования (MAWP), классом трубопровода, условиями процесса, расчетом сброса давления и требованиями проекта к инспекции.
Пример 1: Предохранительный клапан насоса установки химического ввода
Работа насоса в режиме тупикового режима (deadhead)На установках химического ввода часто используются небольшие предохранительные клапаны, но клапан должен соответствовать условиям работы насоса при закрытой задвижке и химической совместимости. Маршрут возврата должен исключать избыточное давление в емкости и воздействие химикатов.
Пример 2: Предохранительный клапан установки редуцирования давления топливного газа
Отказ регулятораУстановки топливного газа должны защищать самый низкорейтинговый компонент в нижней части. Сброс давления должен быть направлен в сторону от закрытых помещений, воздухозаборников, источников воспламенения и зон доступа персонала.
Пример 3: Предохранительный клапан ресивера установки компрессора сжатого воздуха
Ресивер сжатого воздухаПредохранительные клапаны установок компрессоров должны выбираться исходя из максимального рабочего давления ресивера и максимального расхода компрессора. Компактная компоновка установки должна по-прежнему обеспечивать безопасный сброс, доступ для калибровки и замену клапана.
Пример 4: Предохранительный клапан установки фильтра-коалесцера
Заблокированный выходФильтрационные установки могут испытывать повышение давления из-за засоренных картриджей, заблокированных выходов или отказа вышестоящего регулирующего устройства. Выбор предохранительного клапана должен обеспечивать защиту как сосуда под давлением, так и подключенных трубопроводов установки.
Кейс 5: Предохранительный клапан для установки теплообмена горячей воды / пара
Отказ системы обеспеченияТеплообменные установки могут нуждаться как в защите ПСК, так и в защите от теплового расширения. Источник высоконапорной магистрали и низконапорная технологическая сторона должны рассматриваться совместно.
Пример 6: Клапан сброса давления от теплового расширения для установки подачи топливного газа СПГ
Криогенное применениеУстановки СПГ требуют тщательного анализа участков криогенной жидкости, находящихся в заблокированном состоянии. Клапаны термосифонного сброса давления могут быть небольшими, но они защищают трубопроводы установки от сильного повышения давления.
Матрица данных предохранительных клапанов для установок
| Тип установки | Типичная среда | Распространенная причина срабатывания клапана | Необходимая инженерная проверка | Рекомендуемый обзор клапанов | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Установка насоса / химической дозировки | Метанол, гликоль, амин, кислота, щелочь, ингибитор, вода | Запор насоса, заблокированный напор, тепловое расширение | Рабочая характеристика насоса, давление при закрытой задвижке, химическая совместимость и давление возврата | Предохранительный клапан с совместимой обвязкой и безопасным путем возврата или дренажа | Разрыв трубопровода установки, выброс химикатов или повреждение насоса |
| Установка компрессора | Воздух, азот, природный газ, водород, CO₂, хладагент | Заблокированный сброс, отказ управления, избыточное давление в ресивере | Максимальный расход компрессора, максимальное допустимое рабочее давление ресивера, маршрутизация пульсаций и вентиляции | Газовый ПСК с сертифицированной производительностью и поддерживающим выходным трубопроводом | Избыточное давление в ресивере, сброс газа или дребезг клапана |
| Установка топливного газа / РСУ | Природный газ, топливный газ, водородная смесь, азот | Отказ регулятора, утечка байпаса, блокировка на стороне потребителя | Расчетное давление на стороне потребителя, расход при отказе регулятора и рассеивание в вентиляционном отверстии | Газовый предохранительный клапан пружинного или пилотного типа в зависимости от давления и производительности | Избыточное давление на стороне потребителя или небезопасный выброс легковоспламеняющегося газа |
| Установка фильтрации / коалесценции | Топливный газ, дизельное топливо, растворитель, технологическая жидкость, сжатый газ | Засорение фильтра, блокировка выходного патрубка, отказ регулирования давления в подводящем трубопроводе | Максимальное допустимое рабочее давление сосуда, перепад давления, фазовое поведение и изоляция для технического обслуживания | РАК (регулятор аварийного клапана) рассчитан на источник в подводящем трубопроводе или сценарий блокировки выходного патрубка | Разрыв корпуса фильтра или выброс уносимой жидкости |
| Теплообменный блок | Пар, горячая вода, гликоль, термомасло, хладагент, технологическая жидкость | Разрыв трубы, отказ управления вспомогательными системами, тепловое расширение | Максимальное допустимое рабочее давление на стороне теплообменника, источник высокого давления, вскипание и противодавление | ПСК или клапан сброса тепловой энергии в зависимости от определяющего случая | Повышение давления на стороне низкого давления или небезопасный горячий сброс |
| Криогенный / СПГ блок | СПГ, жидкий азот (LN₂), жидкий кислород (LOX), жидкий CO₂, холодный пар | Термическое расширение заблокированной жидкости, теплоприток, блокировка испарителя | Низкотемпературный материал, объем замерзания жидкости, обледенение и вентиляционный маршрут | Криогенный предохранительный клапан или терморегулирующий клапан с утвержденным выпускным трактом | Хладоломкость, разрыв трубопровода или заблокированный ледяной вентиляционный канал |
Как правильно указать предохранительный клапан для блочной установки (скида)
1. Определите границы блочной установки (скида)
Начните с технологической схемы (P&ID) блочной установки, границ, давления на входе и выходе, философии изоляции и объема поставки. Предохранительный клапан внутри блочной установки может защищать только комплектное оборудование или, в зависимости от проекта, также прилегающие трубопроводы установки.
2. Подтвердите наименее прочную защищаемую границу давления
Проверьте максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) сосуда, корпус фильтра, максимальное допустимое рабочее давление теплообменника, номинальное давление трубок, класс трубопровода, номинальное давление приборов, номинальное давление на выходе регулятора и предельное давление потребителя на выходе. Уставка должна защищать наименее прочную возможную границу.
3. Определите доминирующий сценарий сброса давления
Типичные случаи сброса давления для блочных установок включают работу насоса в режиме перекрытой линии, перекрытую линию на выходе компрессора, отказ регулятора, перекрытую линию на выходе, засорение фильтра, тепловое расширение, разрыв трубки, тепловой ввод, пожарный случай и переполнение от вышестоящего источника.
4. Используйте максимальную производительность оборудования, а не только нормальный расход
Случаи отказа насоса, компрессора и регулятора должны основываться на максимальном возможном расходе при условиях сброса. Нормальный рабочий расход может быть значительно ниже требуемой пропускной способности для сценариев с перекрытой линией.
5. Анализ компактной компоновки и напорного трубопровода
На установках типа «Скид» пространство ограничено. Ориентация клапана, реактивная сила на выходе, дренаж, доступ для оператора, доступ к подъемному рычагу, изоляция, обогрев, вибрация и противодавление на выходе должны быть рассмотрены до окончательного определения размера клапана и типа присоединения.
6. Подтверждение материалов и передаточной документации
Материалы корпуса, плунжера, седла, прокладки, пружины и сильфона должны соответствовать среде, температуре и требованиям к очистке. Проектная документация должна включать технические условия, чертежи, сертификаты материалов (MTC), отчет о калибровке, результаты испытаний под давлением, испытаний на герметичность седла и перечень маркировки, если это указано.
Предохранительные клапаны для установок типа «Скид» должны проверяться с учетом компоновки установки, граничных условий и системы сброса на площадке
Почему установка клапана на «Скид» влияет на его работу
Системы типа «Скид» объединяют несколько источников давления, клапанов, приборов и емкостей в компактном исполнении. На работу предохранительного клапана могут влиять короткие участки трубопровода, тонкие трубки, вибрация, высокое противодавление, заблокированные дренажные линии, изоляция для обслуживания, общие коллекторы и соединения на границе площадки.
При установке предохранительного клапана на «Скид» следует учитывать: потерю давления на входе, реактивную силу на выходе, маршрутизацию вентиляционных или дренажных линий, политику использования запорных клапанов, противодавление в напорном коллекторе, сброс в системную сеть, доступ оператора, зазор для приборов, вибрацию от вращающегося оборудования и то, защищает ли предохранительный клапан предназначенный компонент.
Проверки при монтаже на объекте
- Подтвердите, защищает ли предохранительный клапан только оборудование «Скид» или также оборудование последующей технологической установки.
- Проверьте максимальное допустимое рабочее давление сосуда (MAWP), класс трубопровода, номинальное давление трубок и номинальное давление приборов.
- Установите клапан как можно ближе к защищаемому оборудованию.
- Удерживайте потери давления на входе в пределах проектного лимита.
- Обеспечьте поддержку напорного трубопровода без нагрузки на корпус клапана или штуцер установки (skid nozzle).
- Направляйте газообразные, токсичные пары, горячие жидкости, криогенные пары и коррозионные среды в утвержденные безопасные места.
- Обеспечьте доступ для калибровки, испытаний, технического обслуживания, демонтажа и считывания маркировочной таблички.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Общие ссылки на системы установок (skid)
Спецификации предохранительных клапанов для установок (skid) могут ссылаться на ASME B31.3, ASME Section VIII, API 520, API 521, API 526, API 527, ISO, EN, GB, местные нормативные акты по оборудованию под давлением, спецификации заказчика и стандарты комплектного оборудования. Основа проектирования должна быть подтверждена перед выдачей коммерческого предложения.
- ASME B31.3 для технологических трубопроводов внутри химических, нефтеперерабатывающих, фармацевтических, водородных, криогенных установок и установок вспомогательных систем (utility skids).
- ASME BPVC Раздел VIII где сосуды, ресиверы, сепараторы, фильтры или теплообменники, установленные на раме (skid-mounted), спроектированы как сосуды под давлением.
- API 520 для расчета и выбора устройства сброса давления, где это требуется проектом.
- API 521 для анализа сценариев сброса давления на уровне системы и анализа снижения давления на технологических установках.
- API 526 при указании размеров и номинальных характеристик фланцевых стальных клапанов сброса давления.
- API 527 когда требуется проверка герметичности седла по спецификации.
- Спецификации заказчика для установок (skid) для СПГ, водорода, кислорода, агрессивных химикатов, санитарных применений, высокого давления или высоких температур.
Типовой пакет документации на предохранительные клапаны для установок (skid)
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для модульных технологических установок, EPC-проектов с использованием skid-систем, экспортных комплектов, морских skid-систем, skid-систем СПГ, skid-систем регулирования газа и систем дозирования химикатов.
- Технический паспорт с номером позиции, моделью, размером, проходным сечением, давлением настройки и типом присоединения.
- Расчет размера или подтверждение сертифицированной пропускной способности.
- Сертификат калибровки давления настройки.
- Отчет об испытаниях под давлением и отчет о герметичности седла, если требуется.
- Сертификат на материалы для деталей, работающих под давлением, и седел клапана, если указано.
- Специальная очистка, кислородная очистка, обезжиривание, запись о работе при низких температурах или коррозионностойкости, если указано.
- Общий вид, вес, ориентация и направление сброса.
- Запись о свидетельствовании при инспекции, паспортная табличка, перечень позиций, перечень запасных частей и запись об упаковке.
Чек-лист данных для запроса ценового предложения на предохранительные клапаны для skid-систем
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Тип skid-системы и условия эксплуатации | Определяет сценарий сброса, среду и границы установки. | Насосная skid-система, компрессорная skid-система, skid-система топливного газа, фильтрационная skid-система, skid-система СПГ, skid-система теплообмена |
| Защищаемое оборудование | Подтверждает, что клапан защищает внутри установки. | Ресивер, фильтр-влагоотделитель, напорный коллектор, теплообменник, выход регулятора, участок трубопровода |
| Максимальное рабочее давление / расчетное давление / класс трубопровода | Определяет наименее прочную границу давления и предел давления настройки. | Рабочее избыточное давление сосуда 10 бар, трубопровод класса 300, коллектор установки 40 бар, рейтинг трубок из 316SS |
| Давление настройки | Определяет давление открытия клапана. | Ниже рабочего избыточного давления защищаемого сосуда или предельного давления в выходном тракте установки |
| Сценарий сброса давления | Определяет требуемую пропускную способность и тип клапана. | Зависание насоса, блокировка нагнетания компрессора, отказ регулятора, тепловое расширение, засорение фильтра |
| Среда и фаза | Влияет на расчет размера, материал, герметичность и безопасность сброса. | Природный газ, воздух, водород, СПГ, вода, гликоль, метанол, кислота, щелочь, пар, хладагент |
| Требуемая пропускная способность | Подтверждает, может ли клапан защитить установку. | кг/ч, Нм³/ч, SCFM, л/мин, GPM, характеристика насоса, карта компрессора, расход при отказе регулятора |
| Температура сброса | Влияет на рейтинг корпуса, седельно-клапанный узел, седло, пружину и выбор материала. | -162°C СПГ, газ при температуре окружающей среды, 80°C химикаты, 180°C горячая вода, 420°C пар |
| Рабочее давление | Подтверждает запас по давлению и риск утечки. | Нормальное давление, максимальное рабочее давление, давление разгрузки, давление азотной подушки |
| Противодавление и линия сброса | Влияет на пропускную способность клапана, его стабильность и конструкцию выходного патрубка. | Атмосферный выброс, факел, закрытый дренаж, возврат в емкость, возврат по всасывающей линии, линия сбора отпарного газа (BOG), скруббер |
| Материал / специальное применение | Предотвращает коррозию, охрупчивание, загрязнение или утечку. | 316SS, Hastelloy, седло из PTFE, кислородное исполнение, материал для низких температур, для работы с сероводородным газом |
| Необходимые документы | Позволяет избежать задержек в закупках, инспекции, заводских испытаниях (FAT) и пусконаладке. | Технический паспорт, чертеж, сертификат материала (MTC), отчет о калибровке, отчет об испытании давлением, отчет о герметичности седла, перечень маркировки |
Окончательный выбор должен быть подтвержден технологической схемой установки (P&ID), максимальным допустимым рабочим давлением защищаемого оборудования (MAWP), классом трубопровода, границами комплекта оборудования (battery limit), условиями процесса, применимым кодом, проверенным основанием для расчета и инженерной экспертизой.
Типичные ошибки при выборе предохранительных клапанов для систем на раме (Skid)
Покупка только по размеру соединения
Клапан, подходящий к фланцу установки, может быть все еще недостаточного размера. Пропускная способность должна быть проверена относительно потока насоса, потока компрессора, потока при отказе регулятора, теплового расширения или случая блокировки выходного патрубка.
Игнорирование границ комплекта оборудования (battery limit) установки
Предохранительный клапан (PSV) может защищать только оборудование внутри установки, или он может потребоваться для защиты оборудования последующих стадий. Ответственность за границы комплекта оборудования должна быть четко определена до расчета и утверждения документации.
Использование нормального расхода в качестве расхода для сброса давления
Зависание насоса, блокировка нагнетания компрессора и отказ регулятора могут потребовать значительно большей пропускной способности сброса, чем нормальный рабочий поток.
Забывая о влиянии компактной компоновки
Короткие трубопроводы, крутые изгибы, малые диаметры труб, вибрация и ограниченный доступ для обслуживания могут повлиять на стабильность, тестирование и замену клапана.
Игнорирование противодавления от магистральныхheader'ов
Установки (скиды) часто сбрасывают в факел, на свечу, в закрытую дренажную систему, на возврат в емкость или в системы рекуперации паров. Противодавление может снизить производительность или потребовать иной конфигурации клапана.
Отсутствие проектной документации
Комплекты установок (скидов) часто требуют записи FAT, перечни маркировки, сертификаты калибровки, MTC и протоколы испытаний под давлением. Отсутствие документов может задержать отгрузку, инспекцию или ввод в эксплуатацию.
Продолжите обзор сброса давления для ваших установок (скидов)
Эти связанные страницы помогут перейти от требований к комплектным установкам (скидам) к детальному выбору предохранительных клапанов, их расчету, обзору для конкретного оборудования и подготовке проектной документации.
Часто задаваемые вопросы о предохранительных клапанах для систем на салазках
Подготовьте полную спецификацию (datasheet) для предохранительного клапана СПГ-установки перед запросом ценового предложения
Предоставьте технологическую схему СПГ-установки (P&ID), информацию о защищаемом оборудовании, границу установки, максимальное допустимое рабочее давление или класс трубопровода, давление срабатывания, сценарий сброса, среду и фазу, требуемую производительность, температуру сброса, рабочее давление, противодавление, маршрут сброса, требования к материалам, стандарт присоединения и необходимые документы. Полная спецификация помогает избежать небезопасных предположений и ускоряет инженерный анализ.
