Предохранительные клапаны для вакуумной службы и клапаны сброса вакуума для резервуаров, сосудов и технологических систем
Предохранительные клапаны для вакуумной службы, клапаны сброса вакуума и вакуумные разрывные клапаны защищают атмосферные резервуары, низконапорные резервуары, технологические сосуды, колонны, конденсаторы, испарители, паровые системы, реакторы, автоклавы, вакуумные ресиверы, установки и аппараты с рубашкой от вакуумного разрушения, деформации оболочки, утечек через уплотнения и небезопасного подсоса воздуха. Правильный выбор начинается с допустимого вакуума, расчетного внешнего давления, скорости вдыхания, скорости откачки, скорости охлаждения, конденсации пара, производительности вакуумного насоса, риска блокировки вентиляции, совместимости среды, герметичности седла, размера присоединения, защиты от погодных условий, защиты от пламени и требуемых документов для испытаний.
Где используются клапаны сброса вакуума и вакуумные разрывные клапаны
Защита от вакуума требуется, когда оборудование может испытывать давление ниже атмосферного, а сосуд, резервуар или трубопровод не рассчитаны на полный вакуум. Правильным устройством может быть клапан сброса вакуума, клапан сброса давления/вакуума, вакуумный разрывной клапан, дыхательный клапан резервуара, аварийный вакуумный вентиль или разработанная система подачи воздуха.
Атмосферные и низконапорные резервуары для хранения
Применяется для резервуаров с фиксированной крышей, резервуаров для растворителей, топливных резервуаров, резервуаров для химикатов водоочистки и резервуаров для хранения с азотной подушкой. Сброс вакуума должен обеспечивать защиту при откачке, тепловом охлаждении, конденсации паров, блокировке вентиляции и аварийном вдыхании.
Технологические сосуды и ресиверы
Применяется для ресиверов, сепараторов, буферных сосудов, отстойников и сосудов низкого давления. При выборе следует учитывать номинальное внешнее давление, возможность пропаривания, охлаждения, дренажа, блокировки газового входа и подключения вакуумного насоса.
Конденсаторы и вакуумные системы
Применяется для поверхностных конденсаторов, верхних конденсаторов, вакуумных ресиверов, эжекторных систем и систем с жидкостно-кольцевыми вакуумными насосами. Основные проверки включают коллапс паров, быструю конденсацию, производительность насоса и безопасный подвод воздуха.
Испарители, ректификационные колонны и кристаллизаторы
Применяется для вакуумной дистилляции, испарителей, кристаллизаторов, сушилок и систем регенерации растворителей. Анализ сброса должен учитывать вакуумную эксплуатацию, ошибку изоляции, переохлаждение конденсатора, утечку воздуха и риск загрязнения.
Оборудование с паровой рубашкой и обогреваемое паром
Применяется для сосудов с паровой рубашкой, автоклавов, стерилизаторов, сосудов с горячей водой и систем очистки. Вакуум может возникать при конденсации пара во время охлаждения или при сливе горячей воды из закрытого сосуда.
Санитарные сосуды, сосуды для пищевой и фармацевтической промышленности
Применяется для емкостей CIP, сосудов SIP, ферментеров, биореакторов, смесительных баков и санитарных ресиверов. Защита от вакуума должна учитывать возможность очистки, стерильный барьер, фильтрацию воздуха, санитарные соединения и контроль загрязнения.
Выбор вакуумного клапана начинается с определения надежной причины возникновения вакуума
Вакуум может возникнуть быстрее, чем ожидают операторы. Резервуар или сосуд может деформироваться при откачке жидкости, конденсации паров, сжатии пара, засорении вентиляционного фильтра, отказе подачи азота или при продолжении работы вакуумного насоса при заблокированном входном тракте.
Откачка или слив жидкости
При сливе жидкости из резервуара или сосуда воздух, азот или фильтрованный газ должны поступать с той же эффективной скоростью. Производительность вакуумного клапана должна основываться на максимальной скорости откачки, скорости слива и одновременном тепловом дыхании, где это применимо.
Термическое охлаждение и сжатие паров
Охлаждение парового пространства может снизить внутреннее давление. Необходимо проверять наружные резервуары, емкости для растворителей, сосуды, заполняемые горячими продуктами, реакторы и оборудование низкого давления на предмет теплового дыхания во время падения температуры окружающей среды или охлаждения процесса.
Конденсация пара или сжатие паров
Обработка паром, циклы SIP, паровая грелка и очистка горячей водой могут создавать сильный вакуум при конденсации пара. В этом случае может потребоваться быстрое поступление воздуха, поскольку конденсация может происходить гораздо быстрее, чем обычное охлаждение.
Заблокированный вентиляционный клапан, фильтр или пламегаситель
Вентиляционные фильтры, пламегасители, сетки, защитные колпаки, скрубберы и линии рекуперации паров могут засоряться пылью, льдом, полимерами, продуктами коррозии или конденсатом. Заблокированный вентиляционный клапан может создавать вакуум, даже если изначально конструкция имела достаточную площадь открытого вентиляционного отверстия.
Переразрежение вакуумным насосом или эжектором
Вакуумные насосы, эжекторы и конденсаторы могут создавать в сосуде давление ниже допустимого вакуума, если клапаны управления, вентиляционные клапаны или линии выравнивания давления выходят из строя. При выборе следует учитывать максимальную производительность источника вакуума и допустимое внешнее давление сосуда.
Отказ системы азотной подушки или подачи газа
Резервуары с азотной подушкой полагаются на инертный газ для вдыхания. Если регулятор, линия подачи или фильтр имеют недостаточный размер или заблокированы, резервуар может создавать вакуум во время откачки или охлаждения. Сброс вакуума должен быть согласован с настройками азотной подушки.
Примеры применения клапанов сброса вакуума с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как требования к сбросу вакуума обычно описываются перед выбором модели. Окончательный расчет размера должен быть подтвержден техническим описанием резервуара или сосуда, допустимым вакуумом, расчетом вдыхания, условиями процесса, применимым стандартом и инженерной проверкой.
Пример 1: Клапан сброса вакуума для резервуара для хранения растворителей
Откачка / ОхлаждениеРезервуары для растворителей нуждаются в достаточной способности к вдыханию, чтобы предотвратить повреждение крыши или корпуса, ограничивая при этом потери паров и неконтролируемое проникновение воздуха во время нормальной работы.
Пример 2: Вакуумный разрывной клапан для очищенного паром технологического сосуда
Конденсация параКонденсация пара может быстро создать вакуум. Производительность вакуумного разрывного клапана следует оценивать по надежной скорости конденсации, а не только по нормальному дыханию сосуда.
Случай 3: Вакуумный предохранительный клапан конденсатосборника
Вакуумный коллапсВакуумные системы должны защищать от чрезмерного вакуума, не нарушая контроль процесса. Выбранный клапан должен обеспечивать баланс между защитой сосуда и ограничениями по загрязнению процесса.
Случай 4: Защита от вакуума в резервуаре с азотной подушкой
Сбой системы азотной подушкиВакуумная защита должна быть согласована с азотной подушкой. Если вакуумное устройство открывается слишком часто, это может повлиять на качество продукта и выбросы.
Кейс 5: Вакуумный прерыватель ферментера или биореактора
Санитарное обслуживаниеСанитарная защита от вакуума должна обеспечивать защиту сосуда без нарушения стерильности. При расчете размеров следует учитывать блокировку фильтра и охлаждение при SIP.
Кейс 6: Защита вакуумной дистилляционной колонны
Технологический вакуумВакуумные колонны могут требовать контролируемого ввода инертного газа вместо простого атмосферного воздуха. Метод защиты должен соответствовать требованиям пожароопасности и качества процесса.
Матрица данных вакуумного предохранительного клапана
| Вакуумная среда | Типичная среда | Распространенная причина возникновения вакуума | Необходимая инженерная проверка | Рекомендуемый обзор устройства | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Резервуар атмосферного хранения | Воздух, азот, пары растворителя, пары топлива | Откачка, термическое охлаждение, заблокированный вентиляционный канал | Расчетное вакуумное давление в резервуаре, скорость откачки, термический вдох и защита от пламени | Клапан сброса давления/вакуума или вакуумный предохранительный клапан | Обрушение крыши резервуара, деформация корпуса или неконтролируемый выброс паров |
| Низконапорный технологический резервуар | Воздух, азот, пар, технологический пар | Охлаждение, дренаж, конденсация пара, чрезмерное вакуумирование | Номинальное внешнее давление, объем сосуда, скорость конденсации и маршрут поступления воздуха | Вакуумный разрывной клапан или специально разработанный вакуумный предохранительный клапан | Разрушение сосуда, утечка прокладки или деформация патрубка |
| Конденсатор / вакуумный ресивер | Пары растворителя, конденсат, неконденсирующийся газ | Вакуумный коллапс, чрезмерное разрежение вакуумным насосом, заблокированный уравнитель | Мощность источника вакуума, производительность конденсации, номинальные параметры ресивера и предел загрязнения | Управляемый вакуумный разрыватель или вакуумный предохранительный клапан | Разрушение от внешнего давления или нарушение технологического процесса из-за неконтролируемого попадания воздуха |
| Химический резервуар с азотной подушкой | Азот, пары растворителя, фильтрованный воздух резервный | Отказ азота, откачка, заблокированная линия азотной подушки | Уставка азотной подушки, производительность азота, настройка вакуума и чувствительность продукта | Предохранительный клапан давления/вакуума, фильтрованный вакуумный разрыватель или аварийный вакуумный вентиляционный клапан | Повреждение емкости, окисление продукта или отказ системы контроля выбросов |
| Санитарный сосуд / биореактор | Стерильный воздух, чистый пар, CO₂, газ в паровом пространстве | Охлаждение SIP, откачка, заблокированный стерильный вентиляционный фильтр | Перепад давления в емкости, очищаемость, температурный режим SIP и вакуумный рейтинг емкости | Санитарный вакуумный прерыватель со стерильным фильтром | Повреждение емкости или загрязнение стерильного барьера |
| Вакуумная колонна / испаритель | Пары растворителя, пары углеводородов, конденсат, инертный газ | Чрезмерное разрежение эжектора, переохлаждение конденсатора, заблокированная выравнивающая линия | Номинальное внешнее давление, воспламеняемость, кислородный предел и производительность источника вакуума | Контролируемая подача воздуха или азота с защитой от вакуума | Обрушение колонны, образование взрывоопасной смеси или загрязнение процесса |
Как правильно подобрать клапан для вакуумной службы
1. Подтвердите допустимый вакуум и рейтинг внешнего давления
Начните с расчетного вакуума резервуара, рейтинга внешнего давления сосуда, максимального допустимого рабочего давления (MAWP), расчетной температуры, рейтинга штуцера и применимого стандарта. Вакуумный предохранительный клапан должен открываться до того, как оборудование достигнет предела разрушения или потери устойчивости.
2. Определите управляющий сценарий вакуума
Рассмотрите откачку, дренаж, термическое охлаждение, конденсацию пара, коллапс пара, переразрежение вакуумным насосом, заблокированный вентиляционный канал, засорение фильтра, отказ системы азотной подушки и изоляцию процесса. Наибольшая достоверная потребность во вдыхании определяет производительность.
3. Рассчитайте требуемую производительность вдыхания
Производительность должна основываться на максимальном оттоке жидкости, сжатии газа, скорости конденсации или производительности источника вакуума. Для резервуаров нормальная и аварийная вентиляция должны оцениваться отдельно, где это применимо.
4. Решите, использовать воздух, азот или фильтрованный газ
Воздух может быть приемлем для воды или нечувствительных сред. Азот или фильтрованный воздух могут потребоваться для растворителей, легковоспламеняющихся, чувствительных к кислороду, санитарных, фармацевтических или промежуточных продуктов API.
5. Проверьте материалы, герметичность и риск загрязнения
Материал корпуса, отделки, седла, диафрагмы, тарелки, прокладки и сетки должен соответствовать требованиям к коррозии пара, чистящим химикатам, температуре и гигиене. Герметичность седла важна, когда необходимо контролировать потери пара, проникновение воздуха или потребление азота.
6. Подтвердите доступ для установки и обслуживания
Вакуумные клапаны должны устанавливаться в местах, где обеспечивается свободный доступ воздуха, отвод конденсата, защита от погодных условий, предотвращение засорения и возможность инспекции. Экраны, фильтры, пламегасители и защитные колпаки должны учитываться при планировании перепада давления и технического обслуживания.
Вакуумные предохранительные устройства должны рассматриваться с учетом фильтров, пламегасителей, вентиляционных линий и путей притока воздуха
Почему путь входа влияет на эффективность вакуумной защиты
Вакуумная защита зависит от полного пути притока воздуха, а не только от размера клапана. Правильно подобранный вакуумный клапан может не обеспечить защиту оборудования, если стерильный фильтр заблокирован, пламегаситель загрязнен, сетка от птиц обледенела, защитный колпак имеет недостаточный размер или линия подачи азота не может обеспечить достаточное количество газа во время откачки. .
При установке следует учитывать ориентацию устройства, расположение воздухозаборника, перепад давления на пламегасителе, пропускную способность стерильного фильтра, защиту от погодных условий, дренаж конденсата, образование льда, коррозию, доступ для инспекции, политику использования запорных клапанов и безопасность подаваемого газа для продукта и процесса.
Проверки при монтаже на объекте
- Подтвердите расчетное вакуумное давление резервуара или номинальное значение внешнего давления сосуда.
- Установите вакуумное устройство в месте, где оборудование может свободно вентилироваться.
- Проверьте перепад давления на пламегасителях, стерильных фильтрах, сетках и защитных колпаках.
- Предотвратите блокировку входного тракта конденсатом, льдом, пылью, полимерами и коррозией.
- Согласуйте настройки вакуума с настройками азотной подушки и предохранительных клапанов.
- Используйте фильтрованный воздух или азот там, где существует риск загрязнения, окисления или воспламенения.
- Обеспечьте безопасный доступ для осмотра, очистки, калибровки и замены клапана.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Общие ссылки для вакуумной службы
Спецификации вакуумной службы могут ссылаться на API, ASME, ISO, EN, GB, NFPA, местные правила для сосудов под давлением, санитарные стандарты, спецификации владельца и требования резервуарных парков. Правильная ссылка зависит от того, является ли защищаемое оборудование атмосферным резервуаром, резервуаром низкого давления, сосудом под давлением, санитарным сосудом или технологической установкой (скидом).
- API 2000 для вентиляции атмосферных резервуаров и резервуаров низкого давления, включая проверку вентиляции по давлению и вакууму.
- ASME BPVC Раздел VIII где технологические сосуды, ресиверы или сепараторы спроектированы как сосуды под давлением с внешними ограничениями давления.
- API 520 для расчета и выбора устройства сброса давления, где это требуется проектом.
- API 521 для анализа сброса давления и разгерметизации на уровне системы в технологических установках.
- API 650 где сварные атмосферные резервуары являются частью объема системы резервуаров.
- API 620 где указаны большие сварные резервуары низкого давления.
- Спецификации владельца для азотной подушки, стерильных вентиляционных фильтров, пламегасителей, рекуперации паров, контроля ЛОС и санитарных вакуумных разрывников.
Типовой пакет документов для вакуумного клапана
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для резервуарных парков, промежуточных резервуаров по API, санитарных сосудов, стерильных систем, систем рекуперации растворителей и вакуумных технологических установок.
- Технический паспорт с указанием типа устройства, размера, присоединения, вакуумной настройки и, применимо, настройки давления.
- Подтверждение производительности на вдохе или основание для расчета вентиляции.
- Сертификат на материал корпуса, тарелки, седла, пружины и крепежа, если указано.
- Отчет об испытаниях на вакуумную настройку и отчет об испытаниях на герметичность, если требуется.
- Данные о перепаде давления пламегасителя или фильтра, если они являются частью узла.
- Запись о санитарной обработке, очистке, пассивации, CIP/SIP или стерильном обслуживании, если указано.
- Общий вид, размеры, вес, ориентация присоединений и зазор для обслуживания.
- Табличка, номер бирки, акт осмотра, упаковочный лист и подтверждение маркировки проекта.
Чек-лист данных для запроса коммерческого предложения на клапан для вакуумной службы
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Защищаемое оборудование | Определяет базовые параметры конструкции резервуара, сосуда или технологической системы. | Резервуар для хранения, технологический сосуд, конденсатор-ресивер, биореактор, вакуумная колонна |
| Расчетное вакуумное давление / давление внешней среды | Определяет предел, который должно защищать устройство. | -5 мбар, -25 мбар, -0.2 бар изб., полный вакуум, расчетное давление внешней среды |
| Уставка вакуума | Определяет, когда клапан открывается для впуска воздуха или газа. | -3 мбар, -10 мбар, -50 мбар, заданная по проекту уставка вакуума |
| Сценарий сброса вакуума | Определяет требуемую производительность для вдыхания. | Откачка, тепловое охлаждение, конденсация пара, заблокированный вентиляционный канал, перетягивание вакуумного насоса |
| Требуемая производительность при вдохе (при всасывании) | Подтверждает, может ли клапан защитить от схлопывания. | Нм³/ч воздуха, SCFH воздуха, максимальная скорость откачки, скорость конденсации, производительность вакуумного насоса |
| Допустимый газ | Влияет на загрязнение, окисление, воспламеняемость и качество продукта. | Атмосферный воздух, фильтрованный воздух, стерильный воздух, азот, инертный газ |
| Среда внутри оборудования | Влияет на материал, защиту от пламени, выбросы и очистку. | Пары растворителя, азот, пар, пары кислоты, промежуточный продукт API, пары пищевых продуктов |
| Диапазон рабочего давления | Подтверждает согласование настроек с предохранительным клапаном и системой азотной подушки. | Атмосферное давление, азотная подушка 10 мбар, нормальная вакуумная работа, циклический вакуум |
| Фильтр / пламегаситель / сетка | Перепад давления может снизить всасывающую способность. | Пламегаситель, стерильный фильтр, HEPA-фильтр, сетка от птиц, защитный колпак |
| Материал и требования к седлу | Предотвращает коррозию, заедание, утечку или загрязнение. | Углеродистая сталь, алюминий, 304SS, 316L, седло из ПТФЭ, EPDM, FKM, санитарное исполнение |
| Подключение и монтаж | Обеспечивает соответствие со штуцером емкости, штуцером сосуда или трубопроводом обвязки. | Фланцевое соединение RF, кламп, резьбовое, штуцер крышки емкости, санитарное соединение, PN16, Class 150 |
| Необходимые документы | Позволяет избежать задержек при инспекции, установке и вводе в эксплуатацию. | Технический паспорт, чертеж, сертификат на материал (MTC), испытание на срабатывание, подтверждение производительности, испытание на герметичность, перечень маркировки |
Окончательный выбор должен быть подтвержден по техническому паспорту емкости или сосуда, допустимому вакууму, условиям сброса, условиям процесса, падению давления на входном устройстве, применимому стандарту и результатам инженерной проверки.
Типичные ошибки при выборе вакуумных предохранительных клапанов
Предположение, что емкость может выдерживать полный вакуум
Многие атмосферные емкости и емкости низкого давления не выдерживают значительного вакуума. Перед выбором настройки устройства необходимо подтвердить расчетный вакуум или номинальное внешнее давление.
Использование только скорости откачки
Откачка может быть не самым критичным случаем вакуума. Конденсация пара, быстрое охлаждение или перетягивание вакуумным насосом могут потребовать большей пропускной способности на вдохе.
Игнорирование перепада давления фильтра или пламегасителя
Фильтры, пламегасители и сетки могут снизить фактический приток воздуха. Их перепад давления и риск загрязнения должны быть учтены при планировании размеров и технического обслуживания.
Поступление воздуха при необходимости азота
Некоторые продукты чувствительны к кислороду, легковоспламеняемы или чувствительны к загрязнениям. Поступление отфильтрованного воздуха или азота должно выбираться в соответствии с риском процесса.
Слишком низкая настройка вакуумного клапана
Настройка вакуума ниже допустимого предела резервуара или сосуда может привести к повреждению до открытия клапана. Настройка должна защищать самый слабый допустимый предел вакуума.
Пренебрежение техническим обслуживанием и защитой от погодных условий
Пыль, насекомые, лед, конденсат, коррозия и остатки продукта могут блокировать вакуумные устройства. Доступ для осмотра и интервалы технического обслуживания должны быть спланированы с самого начала.
Продолжить обзор защиты от вакуума
Эти связанные страницы помогут перейти от требований к вакуумной службе к вентиляции резервуаров, выбору клапанов сброса давления/вакуума, защите резервуаров для хранения, обзору санитарных условий и подготовке полного запроса ценового предложения.
Часто задаваемые вопросы по вакуумным предохранительным клапанам
Подготовьте полную техническую спецификацию клапана для вакуумной службы перед запросом ценового предложения
Предоставьте техническую спецификацию резервуара или сосуда, расчетный вакуум, номинальное значение внешнего давления, настройку вакуума, сценарий сброса вакуума, требуемую производительность впуска воздуха, впускаемый газ, внутреннюю среду, диапазон рабочего давления, данные фильтра или пламегасителя, требования к материалам, стандарт соединения и необходимые документы. Полная техническая спецификация помогает избежать небезопасных предположений и ускоряет инженерный обзор.
