Узнайте, как MAWP, давление настройки и требуемая пропускная способность соотносятся при выборе предохранительного клапана для сосуда под давлением, с проверками для запроса цены.
Выбор предохранительного клапана для сосуда под давлением — это не вопрос сопоставления одного значения давления с каталогом клапанов. Необходимо ответить на три разных инженерных вопроса: Какая граница давления защищает сосуд? При каком давлении должно сработать устройство сброса давления? Какой расход оно должно сбросить для определяющего расчетного случая?
Эти вопросы соответствуют Максимальное допустимое рабочее давление (MAWP), давление настройки и требуемая пропускная способность. Они связаны, но относятся к разным частям задачи защиты от превышения давления.
Клапан может иметь подходящее давление настройки и при этом быть непригодным, поскольку его пропускная способность недостаточна, подтверждение пропускной способности не относится к фактическим условиям эксплуатации или не решены вопросы условий на входе и выходе при установке.
Используйте эту последовательность, чтобы разделить проверки: основание давления сосуда → основание давления настройки → требуемая пропускная способность при сбросе → документально подтвержденная пропускная способность клапана → проверки условий эксплуатации и установки → инженерная проверка/запрос предложения.
Данное руководство посвящено этой цепочке решений. Оно не заменяет действующий код для сосудов под давлением, анализ нагрузок при сбросе давления или детальный расчет предохранительных клапанов. Для более широкого контекста применения см. применение предохранительных клапанов для сосудов под давлением.
Начните с сосуда: MAWP, расчетное давление и рабочее давление
Первое полезное значение — это не размер клапана. Это документально подтвержденное основание давления защищаемого сосуда.
В терминологии сосудов под давлением, ориентированной на ASME, максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) связано с максимально допустимым давлением готового сосуда при соответствующей совпадающей температуре. Emerson’s Pressure Relief Valve Engineering Handbook рассматривает MAWP, расчетное давление и рабочее давление как отдельные инженерные термины; та же самая разница используется здесь. Нормальное рабочее давление и расчетное давление не следует подставлять вместо MAWP только потому, что их числовые значения оказались близкими.
| Термин давления | Основная роль в решении | Что оно само по себе не устанавливает |
|---|---|---|
| Рабочее давление | Описывает, где процесс обычно работает | Документированная граница допустимого давления сосуда |
| Расчетное давление | Является частью основы проектирования сосуда вместе с соответствующей расчетной температурой | Нормальный рабочий режим или требуемая пропускная способность |
| Максимально допустимое рабочее давление (Maximum Allowable Working Pressure, MAWP) | Определяет документированную границу допустимого давления готового сосуда при соответствующей температуре | Нагрузка сброса или требуемая пропускная способность клапана |
Это различие важно, потому что процесс выбора клапана наследует любую ошибку, допущенную здесь. Использование текущего рабочего давления так, как если бы оно было MAWP, может поставить последующую проверку давления настройки на неверную основу. Рассмотрение расчетного давления и MAWP как автоматически взаимозаменяемых создает ту же проблему.
Для существующего сосуда под давлением начинайте с документированных данных сосуда и определяющего проектного базиса, а не с предполагаемого соотношения между тремя числами.
Температура также входит в этот анализ. Руководство National Board по применению предохранительных клапанов связывает оценку давления настройки с MAWP сосуда, а также отмечает важность температурных условий.
MAWP — это важный исходный параметр для защиты от избыточного давления, но он не предписывает говорит о том, какой расход должен сбрасывать клапан. Этот вопрос рассматривается позже.
Как давление настройки соотносится с MAWP сосуда
Давление настройки относится к устройству сброса давления; MAWP относится к защищаемому сосуду.
Для применения сосуда под давлением по ASME эти два параметра необходимо рассматривать совместно. Руководство National Board обобщает общий принцип: как минимум один применимый предохранительный клапан настроен на давление не выше MAWP сосуда, при этом конкретная схема и пределы давления остаются предметом требований применимого Кодекса.
Это полезнее, чем запоминать отдельный процент с сайта или из старого паспорта.
| Term | Что представляет собой эталон |
|---|---|
| Давление настройки | Определенная точка давления на входе, связанная с заданной рабочей характеристикой устройства сброса давления |
| избыточное давление (превышение давления над установочным давлением) | Повышение давления относительно давления настройки клапана |
| Накопление давления | Повышение давления относительно MAWP сосуда |
| Давление сброса | Давление у устройства сброса при применимом условии сброса, включая соответствующее превышение давления |
Разница между сверхдавления и накопления особенно важно. Они не используют одно и то же эталонное давление. Если соответствующий клапан настроен на MAWP сосуда, их числовые значения для этого случая могут совпасть, но термины по-прежнему описывают разные эталонные соотношения.
Более правильный инженерный вопрос не “Какой процент выше MAWP я могу использовать?”, а: Для определяющего кодекса сосуда, сценария сброса и схемы устройства — какая основа давления настройки и допустимого давления применяется?
Текущий ASME BPVC Раздел XIII охватывает защиту от превышения давления для оборудования, работающего под давлением, включая сосуды под давлением, и включает в свою область применения требования к устройствам сброса давления, сертификацию пропускной способности и установку. Принятый в проекте кодекс и его редакция всё равно должны быть подтверждены, а не приниматься на основании статьи. Для более широкого обзора стандартов см. руководство по стандартам предохранительных клапанов.
Прохождение этой проверки настройки давления необходимо. Это не то же самое, что подтверждение способности клапана сбрасывать достаточный расход.
Почему правильное давление настройки не доказывает достаточную пропускную способность
Предохранительный клапан сосуда под давлением должен пройти две разные инженерные проверки.
| Проверить | Вопрос |
|---|---|
| Совместимость по давлению настройки | Соответствует ли выбранный клапан требуемому базису давления для защищаемого сосуда? |
| Достаточность пропускной способности | Способен ли выбранный клапан обеспечить требуемый расход для определяющего режима работы при соответствующем рабочем базисе? |
Клапан может пройти первую проверку и не пройти вторую.
Требуемая пропускная способность относится к защищаемому процессу или системе. Она отражает расход, который должен быть сброшен для применимого случая перегрузки по давлению.
Документированная или сертифицированная пропускная способность при сбросе относится к устройству. Она отражает то, что конкретная конструкция или конфигурация клапана продемонстрировала в определённых условиях расчёта или сертификации.
Для целей предварительной оценки сравнение можно выразить так: требуемая пропускная способность ≤ применимая документально подтвержденная пропускная способность клапана.
Это неравенство не является полным правилом приемки. Оба значения должны относиться к совместимой среде, условиям сброса и сопоставимой основе пропускной способности, а проверки для установленной системы, рассмотренные ниже, всё равно должны быть выполнены.
Это Ресурс сертификации National Board NB-18 полезен в данном случае, поскольку он рассматривает сертифицированные типы устройств и сертифицированные данные о пропускной способности как подтверждение характеристик устройства, а не как замену проектного расчета для конкретного применения.
Это Предисловие NB-18 дополнительно поясняет, что указанные в реестре значения пропускной способности получены по результатам испытаний соответствующего типа устройства в определенных условиях, и что при выборе устройства для конкретной службы всё равно необходимо учитывать условия монтажа и эксплуатации.
Размер присоединения не является подтверждением пропускной способности
Номинальный размер входного патрубка указывает на способ механического присоединения клапана. Сам по себе он не определяет пропускную способность конкретной конструкции клапана.
Правильная последовательность такова: сначала требуемый режим работы → затем требование по пропускной способности → затем подтверждение характеристик кандидата/устройства → после этого проверка присоединения и монтажа.
Если давление настройки указано верно, но применимая пропускная способность не подтверждена, решение о выборе клапана остается неполным.
Как определяется требуемая пропускная способность для условий работы сосуда
Требуемая пропускная способность не определяется MAWP, размером штуцера сосуда или размером установленного предохранительного клапана. Она определяется условий сброса.
Выполняйте расчет в следующем порядке:
-
Определите определяющий сценарий сброса давления. Установите, какое реальное условие создает требование по избыточному давлению для защищаемого сосуда. Разные сценарии могут создавать разные нагрузки при сбросе, поэтому два сосуда с одинаковым MAWP не обязательно требуют одинаковой пропускной способности.
-
Определите требуемую нагрузку при сбросе. После определения применимого сценария установите, какой расход должен быть сброшен для этого случая. Это требование со стороны системы, которому в конечном итоге должен соответствовать клапан.
-
Определите рабочую среду и состояние при сбросе. Газ или пар, водяной пар, жидкость и двухфазная среда не используют автоматически одну и ту же основу для расчета. Поэтому состав среды и фаза входят в основу расчета.
-
Определите условия сброса. Давление сброса, температура сброса и физические свойства, необходимые для выбранного метода расчета, должны быть определены до того, как можно будет содержательно оценить требуемую площадь проходного сечения или пропускную способность кандидата.
-
Подбирайте размер под установленное требование. Только после того, как известны рабочие и аварийные условия, применимая методика расчета позволяет определить требуемую площадь проходного сечения и сопоставить ее с пропускной способностью выбранного клапана.
Там, где применимы отраслевые рекомендации API, API 521 рассматриваются системы сброса и сдува давления, а также анализ сценариев превышения давления на объектах в пределах установленной области применения. Этот документ не следует рассматривать как универсальный стандарт для сосудов за пределами указанной области.
API 520 Часть I представляет собой стандарт расчета и выбора устройств сброса давления в пределах установленной области применения для нефтеперерабатывающей и смежных отраслей. В настоящем руководстве не приводятся подробные уравнения, коэффициенты, расчеты эффективной площади и окончательный выбор проходного сечения.
Для следующего этапа работы используйте руководство по расчету предохранительных клапанов.
MAWP определяет границу давления. Определяющий сценарий сброса устанавливает требование к расходу. Это разные результаты инженерных расчетов.
Проверьте условия установки перед принятием соответствия пропускной способности
Даже если документально подтвержденная пропускная способность выбранного клапана превышает требуемую, проверка не завершена. Подтверждение пропускной способности должно относиться к фактическим условиям эксплуатации и установленной системе.
Фаза среды и условия сброса
Сначала убедитесь, что базис пропускной способности соответствует фактической среде, фазе, давлению сброса и температуре сброса.
Значение пропускной способности, полученное или сертифицированное для одних условий, не следует переносить на другой режим работы без соответствующего инженерного обоснования. Именно поэтому строку в опросном листе с указанием “пропускной способности” нельзя отрывать от условий, при которых это значение применимо.
Условия на входной стороне
Предохранительный клапан не работает независимо от трубопровода между защищаемым сосудом и его входом.
Потери давления и геометрия входной системы могут влиять на поведение устройства, поэтому их необходимо рассматривать в рамках принятой проектной и монтажной базы. В настоящем руководстве намеренно не приводится единый универсальный допустимый процент потерь давления на входе.
Там, где применима его область действия, API 520 Часть II рассматривает установку устройства сброса давления как отдельный инженерный предмет.
Противодавление на выходе и условия сброса
Техническая терминология предохранительно-сбросных клапанов Emerson различает наложенное противодавление, которое присутствует на выходе клапана до или в момент срабатывания устройства, и возникающее противодавление, которое возникает из-за потока через систему сброса после открытия клапана.
Эти условия могут влиять на поведение устройства и применимость данных о пропускной способности. Отдельно, National Board NB-18 Foreword примечания о том, что значения пропускной способности, установленные при испытаниях с выпуском в атмосферу, могут оказаться недействительными при наличии противодавления на выпуске.
Вопрос выбора не сводится к простому “Превышает ли значение пропускной способности мой требуемый расход?”. Он звучит так: Применимы ли эти данные о пропускной способности к данной среде, данным условиям сброса и данной установленной системе на входе и выходе?
Более подробно этот вопрос установленной системы рассмотрен в разделе противодавление и сильфон.
Что необходимо подтвердить перед принятием кандидата на роль предохранительного клапана или отправкой запроса цены
На этом этапе запрос цены уже не должен ограничиваться фразой: “Нужен предохранительный клапан для сосуда под давлением при давлении X”. Поставщику или ответственному инженеру необходимо достаточно информации, чтобы рассмотреть ту же задачу защиты от превышения давления, которая и породила это требование.
Основание защищаемого оборудования
- Защищаемый сосуд или оборудование
- Документированное значение MAWP или определяющая основа давления сосуда
- Расчетное давление, где это применимо
- Информация о рабочем давлении
- Применимый код и юрисдикция
- Соответствующая температурная база
База режима сброса
- Применимый сценарий сброса давления
- Требуемая пропускная способность
- Среда или состав при необходимости
- Фаза или состояние при сбросе
- База давления сброса
- Температура сброса и другие необходимые исходные данные для расчета
Данные по кандидатному клапану и смонтированной системе
- Требуемое давление настройки или база проектной уставки
- Применимая документально подтвержденная или сертифицированная пропускная способность
- Среда или база номинала для пропускной способности
- Требуемая проектом сертификация или документация
- Входной и выходной присоединительные патрубки
- Условия входной системы
- Направление сброса и ожидаемое противодавление
- Совместимость рабочей среды и материалов, где это требуется
Полный процесс закупки может потребовать дополнительных коммерческих и документальных полей; они относятся к контрольному списку запроса цен на предохранительные клапаны. В этом разделе рассматривается только информация, необходимая для того, чтобы решение MAWP → давление настройки → пропускная способность было применимым.
Приведенные ниже термины представляют собой специфическая инженерная система проверки для данной статьи. Они не являются классификациями, определёнными ASME, API или National Board.
| Статус | Инженерное значение |
|---|---|
| ПРОДОЛЖИТЬ | Проверенные исходные данные не показывают известных несоответствий, поэтому кандидат может быть передан на детальную инженерную проработку или рассмотрение запроса предложения. |
| ОСТАНОВИТЬ | Влияющий на решение исходный параметр или подтверждающий документ не определён; не заменяйте его допущением. |
| ОТКЛОНИТЬ | Известный параметр кандидата противоречит известному требованию проекта. |
Неизвестная требуемая пропускная способность — это ОСТАНОВИТЬ, а не основание для выбора по размеру фланца. Кандидат, у которого применимая документально подтверждённая пропускная способность ниже установленного требования, — это ОТКЛОНИТЬ. Кандидат, у которого после доступных проверок по давлению, пропускной способности и условиям эксплуатации не выявлено известных несоответствий, может ПРОДОЛЖИТЬ на детальную инженерную проработку.
PROCEED не означает, что клапан одобрен для установки, соответствует требованиям проекта или окончательно принят.
Если базис аппарата, базис давления настройки, определяющий сценарий сброса, требуемая пропускная способность, фазовое состояние среды и условия на входе/выходе готовы, следующим шагом является инженерная проработка/рассмотрение запроса предложения а не только по давлению и размеру присоединения.
