Предохранительные клапаны с криогенным удлиненным и стандартным колпаком

Всегда ли для криогенных условий требуется удлинённая крышка?

Нет. Сами по себе криогенные условия не создают универсального требования к удлинённой крышке.
Спецификация проекта, требование производителя, применимый стандарт или местные нормы всё равно могут требовать
конкретной конфигурации в рамках своей области применения.

Полезный контрпример можно найти в документации оригинального производителя.

HEROSE указывает свою модель Type 06002 как криогенный стандартный предохранительный клапан с закрытой крышкой,
,
причём опубликованная конфигурация охватывает криогенные сжиженные газы, включая LNG, вплоть до
−196°C. Это показывает, что конструкция предохранительного клапана с закрытой крышкой может быть разработана для криогенного сброса
давления; это не подтверждает пригодность другого клапана с внешне похожей крышкой.

Терминология производителя здесь также имеет значение. закрытый колпак описывает указанный
конструкции изделия и не должен автоматически считаться точным синонимом любого
“стандартного”, “обычного” или “неудлинённого” исполнения крышки, применяемого другими производителями.

Поэтому два противоположных упрощения ненадёжны:

• “Криогенное исполнение означает удлинённую крышку”.”
• “Закрытая крышка работает в криогенных условиях, поэтому удлинение не требуется”.”

Ни то, ни другое не является достаточным правилом выбора.

Допустимая температура определяется для конкретного сконфигурированного клапана. Эта конфигурация
может включать материалы корпуса и крышки, пружину, внутренние детали, систему седла или уплотнения, класс давления,
допустимую ориентацию, рабочую среду и другие ограничения, установленные производителем.

Стандарты требуют такой же строгости в определении области применения.

ISO 21013-1

рассматривает проектирование, изготовление и испытания клапанов сброса давления для криогенных условий
в рамках заявленной области применения. Его опубликованную область применения не следует расширять до универсального правила для крышек,
а также использовать в качестве замены определения требуемой пропускной способности сброса для защищаемой системы.

Поэтому более безопасный принцип проверки таков:
не одобряйте и не отклоняйте конфигурацию крышки только потому, что условия эксплуатации обозначены как
“криогенные”. Проверяйте конкретный клапан применительно к фактическому режиму сброса.

Такое различие предотвращает как необоснованное указание удлиненной крышки, так и принятие
компактной или стандартной конструкции лишь потому, что криогенный клапан другого производителя использует такую.

Что на самом деле меняет удлиненная крышка в криогенном предохранительном клапане?

Удлиненная крышка изменяет физическое расстояние между корпусом клапана или зоной потока
и детали верхнего узла клапана.

В конструкциях, где такое удлинение предназначено для управления температурой, дополнительное разделение изменяет
путь теплопередачи от холодной технологической зоны к чувствительным к температуре компонентам, расположенным дальше
по клапану. Цель не в том, чтобы сделать весь клапан “тёплым”. Она в том, чтобы контролировать воздействие
на компоненты, важные в данной конкретной конструкции.

Этот механизм должен оставаться специфичным для конкретной конструкции.

В зависимости от архитектуры верхний узел может содержать пружину, шпиндель, направляющую, регулировочные
компоненты, уплотнения, сильфон или другие детали. Поэтому было бы слишком широким утверждать, что каждый
удлинённая крышка существует просто для того, чтобы “сохранить пружину в тепле”.”

Si 4 от IMI Process Automation

служит полезным примером предохранительного клапана. Это явно предохранительный клапан с удлинённой крышкой, и
производитель указывает криогенную ректификацию газов среди областей его применения. IMI также описывает
другие конструктивные причины удлинённого исполнения, включая доступ для обслуживания и расположение сильфона.
Поэтому даже реальный предохранительный клапан с удлинённой крышкой не следует сводить к одной
универсальная тепловая функция.

Полезная концептуальная последовательность:
холодная зона процесса → корпус клапана, находящийся под давлением → крышка / удлинитель → верхний узел управления.

Когда удлинитель изменяет расстояние или конструкцию между этими зонами, он может изменить
температурное воздействие на компоненты. Однако это не создаёт универсальный
показатель минимальной температуры.

Именно поэтому рекомендации для криогенных шаровых, задвижек, шаровых кранов или регулирующих клапанов следует применять осторожно.
В таких конструкциях часто удлиняют шток или крышку, чтобы отвести сальниковое уплотнение или элементы управления от
холодной зоны. Физический тепловой принцип может быть применим, но их внутреннее устройство не
автоматически совпадает с пружинным предохранительным клапаном.

Когда стандартная или обычная крышка может оставаться допустимым вариантом?

Стандартная или обычная крышка может оставаться в качестве рассматриваемого варианта, когда
конкретная конфигурация предохранительного клапана имеет документально подтвержденную пригодность для заданных криогенных условий эксплуатации.

Нет обоснованных оснований для универсального правила, такого как “стандартная крышка выше X°C, удлиненная крышка
ниже X°C”. Выпускаемая продукция показывает, почему такой порог вводил бы в заблуждение. Производители обеспечивают
низкотемпературную работоспособность за счет различных сочетаний материалов, работающих под давлением, конструкции пружины,
затвора, седел или уплотнений, исполнения крышки и квалификации изделия.

Слово кандидат является осознанным.

Задокументированный производителем криогенный предохранительный клапан с закрытой или стандартной крышкой демонстрирует
что такая конструкция может быть спроектирована для работы при очень низких температурах. Это не даёт оснований
считать другой клапан пригодным только по визуальному сходству или по одной терминологии.

ZOBAI

руководством по давлению и температуре

обеспечивает более широкий порядок проверки номиналов: пригодность по давлению и температуре следует проверять
по фактическому материалу, конфигурации, присоединению и условиям проекта, а не по номинальному обозначению изделия.

Для подробной информации о металлургии компонентов используйте

руководство по выбору материалов для предохранительных клапанов
;
в этой статье проверка материала рассматривается лишь как один из элементов выбора крышки.

1. Определите обоснованную нагрузку по сбросу.
2. Определите точную предлагаемую конфигурацию клапана.
3. Проверьте температуру, материал, пружину, седло/уплотнение и эксплуатационные ограничения.
4. Проверьте давление настройки, условия сброса, пропускную способность, противодавление и условия установки.
5. Подтвердите требуемые проектом нормы, испытания, сертификацию и документальные подтверждения.

Если эти условия выполнены, стандартную/обычную крышку не следует отклонять только
потому что процесс является криогенным. Если доказательства отсутствуют, следующим шагом является проверка, а не
автоматическая замена на удлиненную крышку.

Что конструкция крышки не доказывает о пригодности для криогенных условий

Конструкция крышки — лишь один из аспектов анализа криогенного предохранительного клапана. Она не доказывает полную пригодность.

Даже если удлиненная крышка полезна, сама по себе она не обеспечивает материалы границы давления,
пружина, трим, пригодность седла или уплотнения, работа при противодавлении, пропускная способность, стабильность открытия
и поведения при повторном закрытии, либо соответствие проекту.

Та же граница применима к изделиям со стандартной крышкой: квалифицированная криогенная конструкция действительна потому, что
вся конфигурация имеет применимое инженерное обоснование, а не просто потому, что её крышка компактна.

Материалы — отдельное решение

Оценка низкотемпературной применимости зависит от конкретного компонента.

Корпус, крышка, патрубок, диск, шпиндель, направляющая, пружина, сильфон, седло, прокладка, уплотнительное кольцо, крепеж,
и другие критичные по давлению или движению компоненты могут подвергаться различным сочетаниям давления,
перемещения, воздействия рабочей среды и температуры. ZOBAI

руководство по выбору материалов для предохранительных клапанов

отвечает за более детальную проверку по каждому компоненту.

Удлиненная крышка не может компенсировать непригодный материал границы давления, уплотнение вне
своего квалифицированного диапазона температуры/среды или трим, подверженный коррозии, схватыванию, загрязнению или
потере механической функции в фактических условиях эксплуатации.

Пригодность седла и уплотнения остается отдельным вопросом

Низкая температура может влиять на систему уплотнения независимо от конструкции крышки. Поэтому предлагаемое
седло или уплотнение должно иметь подтверждение, применимое к фактической среде, давлению, температуре,
ожидаемому критерию герметичности и конструкции клапана.

Мягкие седла могут обеспечивать иное поведение герметичности по сравнению с металлическими седлами, но их температурная и
химическая совместимость может стать ограничивающим фактором. Металлические седла позволяют избежать некоторых ограничений мягких материалов,
но по-прежнему требуют применимой основы приемки герметичности седла. Ни одна из конструкций не является универсально
превосходной для криогенных условий.

“Удлиненная крышка” не является показателем герметичности седла.

Давление настройки, переподъем давления, накопление давления и продувка остаются отдельными понятиями

Эти термины описывают разные аспекты задачи защиты от избыточного давления, и их не следует сводить
к единому “номиналу давления”:

• Давление настройки определяет давление, при котором предохранительный клапан настраивается
  на начало заданного открытия. Оно влияет на момент срабатывания клапана, но не доказывает, что
  клапан способен пропустить требуемый расход.
• Превышение давления над уставкой — это повышение давления сверх давления настройки во время сброса.
  Допустимая основа зависит от применимого стандарта, условий эксплуатации и сценария сброса давления.
• Накопление давления означает повышение давления в защищаемом оборудовании сверх
  максимально допустимого или расчетного значения во время события. Это предел защиты оборудования или системы,
  а не характеристика крышки.
• Продувка представляет собой разницу между давлением открытия или настройки и давлением,
  при котором клапан возвращается в закрытое положение. Это влияет на то, как клапан возвращается в закрытое состояние после сброса.

Выбор сильфона остается отдельной задачей

Уравновешенный сильфон решает другую задачу выбора.

ZOBAI

руководство по противодавлению и уравновешенному сильфону

объясняет, что уравновешенный сильфон в первую очередь снижает силовое воздействие противодавления на выходе на
пружинный клапан и может отделять пружинную камеру от среды на выходе в соответствующей конструкции.
Это не делает уравновешенный сильфон другим термином для удлиненной крышки.

Противодавление требует собственного расчета и проверки на допустимость. В зависимости от конструкции клапана,
приложенное или накопленное противодавление может влиять на условие открытия, располагаемую пропускную способность,
устойчивость и поведение при повторном закрытии пружинного предохранительного клапана. Удлинение крышки не
отменяет этот эффект.

Таким образом, проект может потребовать:

• удлиненной крышки;
• уравновешенного сильфона;
• обоих элементов;
• или ни то, ни другое.

Ответы вытекают из двух разных инженерных вопросов.

Пропускная способность учитывается отдельно

Требуемая пропускная способность — это расход, который должен быть сброшен для определяющего сценария сброса давления.
Применимая сертифицированная или иным образом принятая пропускная способность выбранного клапана должна соответствовать этому требованию.
Только размер присоединения не является проверкой пропускной способности, а геометрия крышки не определяет пропускную способность при сбросе.

Выбор между пружинным и пилотным управлением также рассматривается отдельно

Геометрия удлинённой крышки также не определяет, должно ли устройство сброса давления быть прямоточным пружинным
или с пилотным управлением. В конструкциях с пилотным управлением предусмотрены главный клапан, пилот, линия импульса и соответствующие
требования к чистоте и особенности монтажа. Прямые пружинные конструкции имеют иную взаимосвязь
между усилием пружины, давлением на входе и противодавлением на выходе.

Если рабочий запас, противодавление, большая требуемая площадь проходного сечения, характер циклирования или чистота рабочей среды
делают архитектуру клапана важной, это решение по архитектуре следует принять отдельно, прежде чем рассматривать геометрию крышки
как окончательный критерий выбора.

Типовые механизмы отказов не связаны с проблемами крышки

Правильно выбранная крышка не может предотвратить все проблемы в процессе эксплуатации. Коррозия, загрязнение, посторонние материалы,
поврежденные уплотнительные поверхности, отложения в направляющих или на штоке, неверные нагрузки от трубопроводов, вибрация, утечки и
ошибки при обслуживании могут снижать характеристики предохранительного клапана.

В криогенных условиях это различие важно, поскольку клапан может иметь правильную низкотемпературную
конфигурацию крышки и при этом давать утечку по седлу или нарушение хода, если фактическая рабочая среда, загрязнение,
компоновка трубопроводов или условия обслуживания не были учтены.

Температурные возможности остаются отдельным вопросом от приёмки проекта

Клапан может иметь подходящий низкотемпературный диапазон и при этом требовать подтверждения требуемой пропускной способности,
нормативной основы, сертификации или маркировки, документации на материалы, требований к седлу/герметичности, инспекции,
испытаний, условий установки и любых проектных критериев приёмки.

Как условия установки и тепловые границы могут изменить выбор крышки?

Криогенный предохранительный клапан не работает как изолированная позиция в паспортной таблице. Его место установки влияет на то,
что охлаждается, где может накапливаться или замерзать влага, как организован сброс, как нагрузки от трубопроводов
передаются на клапан и соблюдаются ли квалифицированные условия установки поставщика.

Первое предупреждение против общих правил — это ориентация.

Инструкции по установке Parker Bestobell

для одной конструкции криогенного клапана сброса давления требуют, чтобы условия установки и обвязки соответствовали
указанным производителем ориентации, дренажу, вентиляции, направлению потока, опорам и допустимым напряжениям.
Это требование конкретной модели, а не универсальное правило установки для любого криогенного PRV.

В отличие от этого,

документация HEROSE на криогенные предохранительные клапаны

допускает горизонтальную установку для применимой модели Type 06002.

Эти указания не противоречат друг другу. Они относятся к разным изделиям.

Они показывают, почему требования к установке следует брать из документации на конкретный сконфигурированный клапан,
а не из отраслевого допущения.

Тот же принцип применяется к тепловой границе.

Клапан, расположенный вне изоляции, частично внутри изолированной технологической системы или связанный с
границей холодного блока, может по-разному подвергать воздействию свою верхнюю часть. Поэтому инженеру необходимо понимать,
где фактически находится холодная зона в предлагаемой установке.

Это не оправдывает общие утверждения, такие как:

• обслуживание холодного блока всегда требует удлинённой крышки;
• крышка должна выступать на фиксированное расстояние над изоляцией;
• LNG требует универсальной длины крышки.

Не следует предполагать универсальную основу для предохранительного клапана применительно к этим утверждениям без действующей
проектной спецификации, требования производителя или иной авторитетной проектной основы.

Вместо этого проверьте:

• где заканчивается изоляция или холодная граница;
• какие части предлагаемого клапана подвергаются воздействию этой зоны;
• какую ориентацию при установке допускает конкретная модель;
• создаёт ли входной трубопровод чрезмерные потери давления или механическую нагрузку;
• создаёт ли сопротивление на выходе недопустимое накопленное противодавление;
• могут ли влага или лёд препятствовать работе выхода, дренажного пути, пилотной линии или подвижного компонента;
• учтены ли реактивные силы сброса и опоры трубопровода, где это применимо;
• соответствует ли чертёж поставщика фактической установке;
• применимы ли какие-либо требуемые доказательства низкотемпературных испытаний к предлагаемой конфигурации.

Для более широких вопросов по системе — фазе среды при сбросе, схеме отвода, условиям холодного блока,
условиям применения и полным данным RFQ — см. руководство ZOBAI

руководство по применению предохранительных клапанов для СПГ
.

Более узкий вывод этой статьи состоит в том, что условия монтажа могут повлиять на выбор крышки, но
не создают нового универсального правила выбора ее конструкции.

Что необходимо проверить перед утверждением конструкции крышки?

Чтобы обоснованно выбрать удлиненную или стандартную крышку, надежнее всего четко разделить
задачи сторон:

Определите фактические условия эксплуатации

Покупатель или ответственный инженер должен предоставить достаточно данных, чтобы указать,
какую среду должен сбрасывать клапан, от какой последовательности изменения давления он должен защищать и в каких условиях будет работать.

• Рабочая среда или её состав — поскольку “криогенный” не является универсальной категорией совместимости.
• Фаза или состояние при сбросе — газ, пар, жидкость или иное применимое состояние.
• Температура сброса — актуально для фактического сценария сброса давления.
• Нормальная рабочая температура — особенно если клапан остаётся холодным при нормальной эксплуатации.
• Давление настройки и давление защищаемого оборудования — необходимо для определения момента, когда клапан
  должен сработать, и его связи с допустимым давлением защищаемого оборудования.
• Допустимое избыточное давление / основа накопления — принимается по применимому стандарту, условиям эксплуатации,
  и сценарию сброса давления, а не по типовому проценту.
• Требуемая пропускная способность при сбросе — чтобы выбор крышки и размера присоединения не
  в качестве замены проверки пропускной способности.
• Противодавление и основа системы сброса — поскольку это может создать отдельный
  вопрос по клапану обычного типа, сильфонному или с пилотным управлением, а также по установке.
• Ориентация при установке, входной трубопровод, отвод на выходе, опоры и дренаж.
• Изоляция или граница холодного блока — где это влияет на температурное воздействие.
• Применимые требования проекта по нормам, сертификации, инспекции, испытаниям и документации.

Требовать подтверждения для конкретного предлагаемого клапана

Ответ поставщика должен содержать больше, чем общее указание “криогенный предохранительный клапан”.”

• точная модель и конфигурация;
• разрез или общий вид, показывающий конструкцию крышки;
• применимые минимальная и максимальная температуры;
• материалы корпуса и крышки;
• материалы внутренних деталей;
• конструкция пружины, где это применимо;
• материалы седла и уплотнений;
• применимые ограничения по рабочей среде/условиям эксплуатации;
• допустимая ориентация при установке;
• идентификация проходного сечения / пропускной способности и подтверждающие данные по пропускной способности;
• допустимые пределы противодавления для выбранной конструкции;
• критерий приемки герметичности затвора, если утечка критична для проекта;
• требуемая испытательная и подтверждающая соответствие документация;
• подтверждающие данные криогенной квалификации для конкретного проекта, если этого требует критерий приемки.

Применяйте стандарты для тех вопросов, на которые они действительно отвечают

Применимые редакции, требования юрисдикции, спецификация заказчика и код оборудования должны быть
определены для конкретного проекта. Стандарты должны разъяснять ответственность, а не накапливаться в
спецификации лишь для того, чтобы клапан выглядел более квалифицированным.

Осмотр, перекалибровка и ремонт остаются частью пригодности на протяжении жизненного цикла

Конфигурация крышки, выбранная при покупке, не отменяет необходимость осмотра и испытаний
в процессе эксплуатации. Периодичность осмотра должна определяться тяжестью условий эксплуатации, историей клапана, рекомендациями производителя,
применимым кодом, программой владельца/пользователя и требованиями юрисдикции, а не выдуманным единым годовым интервалом.

После разборки, регулировки, работ по седлу, работ по пружине или другого ремонта, который может повлиять на функционирование клапана,
необходимо восстановить применимые требования к настройке, испытаниям, герметичности, документации и разрешениям
прежде чем клапан вернется в эксплуатацию. Если к клапану и юрисдикции применяются требования National Board / NBIC “VR”,
маршрут ремонта должен соответствовать этой авторизованной программе; это не является универсальным требованием
для каждого клапана или каждой страны.

Тогда последний вопрос прост:

Если да, конфигурация крышки может пройти дальнейшую проверку в рамках проекта.

Если нет, выявите нерешенный вопрос до изменения конструкции. Недостающие доказательства могут
касаться термического воздействия, материала, седла или уплотнения, основы давления настройки, противодавления, установки,
пропускной способности, статуса инспекции или проектной документации. Удлиненная крышка — лишь один из возможных вариантов конфигурации.

Это дает более надежный запрос предложения (RFQ), чем указание
“криогенный предохранительный клапан с удлинённой крышкой”
и при условии, что данная формулировка подтверждает пригодность.