ГОСТ 356-68 устанавливает, что подобное Давление равно:

где

При давлении менее 0,1 МПа р_пр = р_раб + 0,1 МПа, При вакууме р_пр = 0,15 МПа.

Все виды давлений — абсолютное, атмосферное, избыточное, вакуум

Давление — единица силы, действующая перпендикулярно на единицу площади.

Абсолютным

Барометрическим (атмосферным) называют давление гравитации на все находящиеся в атмосфере предметы. Нормальное атмосферное давление создается 760 мм столбом ртути при температуре 0°С.

Избыточным давлением называют положительную разность между измеряемым и атмосферным давлением.

Вакуумом называют отрицательную разность между измеряемым и атмосферным давлением.

С какой целью меряют давление? С целью непрерывного контроля и своевременного регулирования всех технологических параметров. Для каждого технологического процесса разрабатывается режимная карта. К чему может привести ее несоблюдение? Например, известны случаи, когда при бесконтрольном повышении давления многотонный барабан энергетического котла улетал, словно футбольный мяч, на несколько десятков метров, разрушая все на своем пути. Снижение давления не несет разрушений, но приводит к:

• браку продукции;
• перерасходу топлива.

Преобразователи давления

Выходной неэлектрический сигнал большинства первичных преобразователей давления (дифманометр стрелочный) имеет вид перемещения или силы и объединен в одном корпусе с прибором измерения. Для передачи результатов измерений на расстояние используют промежуточный преобразователь для получения стандартизированного электрического или пневматического сигнала. Так происходит слияние первичного и промежуточного преобразователей в единый измерительный преобразователь.

• Преобразователями абсолютного давления измеряют давление какой-либо среды относительно вакуума.
• Преобразователями избыточного давления измеряют давление какой-либо среды относительно атмосферного давления.
• Преобразователями вакууметрического давления измеряют уровень вакуума относительно атмосферного давления.
• Преобразователями гидростатического давления измеряют гидростатический уровень жидкостей.
• Преобразователи дифференциального давления измеряют перепад давлений.
• Преобразователи избыточного давления-разряжения являются универсальными приборами, потому что измеряют одновременно и избыточное давление, и вакуум.

Читайте также:

Абсолютное давление = absolute pressure и приборное (избыточное) давление = gauge pessure. В частности — что такое psig и psia?

Значения различных видов давления в сосудах в процессе эксплуатации

С. Т. Толчеев, технический директор ООО «Липецкпромэкспертиза»

Я. С. Толчеев, эксперт ООО «Липецкпромэкспертиза»

И.М. Стрекалов, эксперт ООО «ЭТС «Металлург-Л»

При эксплуатации сосудов различные виды давлений трактуются по разному. Одни считают, что расчетное давление равносильно разрешенному давлению. Другие считают, что разрешенное давление равносильно максимально возможному рабочему давлению. От правильной трактовки этих давлений зависит правильность настройки пружинных предохранительных клапанов, выбор пробного давления.

Согласно техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013)

«давление рабочее» — максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса;

«давление разрешенное» — максимально допустимое избыточное давление для оборудования (элемента), установленное на основании оценки соответствия и (или) контрольного расчета на прочность;

«давление расчетное» — давление на которое производится расчет на прочность оборудования.

«давление пробное» — избыточное давление, при котором производится испытание оборудования на прочность и плотность.

Рассмотрим оборудование при пуске в работу и в процессе эксплуатации.

Разработчик и изготовитель оборудования и устройств безопасности прилагает к оборудованию паспорт и расчет на прочность оборудования, расчет пропускной способности предохранительных устройств. Определяет рабочее, расчетное и пробное давление сосуда.

В соответствии с п. 318 Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» при работающих предохранительных клапанах в сосуде не допускается давление, превышающее:

а) разрешенное давление более чем на 0,05 МПа – для сосудов с давлением до 0,3МПа;

б) разрешенное давление более чем на 15 % – для сосудов с давлением от 0,3МПа до 6МПа;

в) разрешенное давление более чем на 10% – для сосудов с давлением свыше 6МПа.

В соответствии с пунктом 212 (б) Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением»  на оборудование вывешивается табличка на которую наносится разрешенное давление и другие сведения.

Кто должен определить разрешенное давление ?

Учитывая, что расположение клапанов на вертикальных сосудах, как правило, на верхних днищах или в местах наибольшего скопления паров и газов, то тогда разрешенное давление должно быть равно расчетному, так как рабочее давление не учитывает гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана. Следовательно разрешенное давление должно быть больше рабочего давления (Р_раз>Р_раб).

А расчетное давление рассчитывается на давление равное 90% давления при полном открытии клапана. Разрешенное давление должно быть (Р_раз=Р_рас>Р_раб).

Если это не учитывать, то настройка предохранительного клапана может быть неверна.

Если в процессе эксплуатации снижено рабочее давление сосуда, то необходимо провести расчет пропускной способности предохранительных устройств для новых условий работы.

Для большинства типов оборудования, работающего под давлением значение пробного давления Р_пр при испытаниях определяют по формулам [1-6] Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением»:

Р_пр=К×Р×[σ]₂₀/×[σ]_t,

Коэффициент К, зависящий от типа оборудования и вида испытания.

Р – расчетное, рабочее или разрешенное давление оборудования.

В соответствии с п. 172 Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» значение пробного давления определяется от рабочего давления, а согласно п. 392 ФНП определяют величину пробного давления исходя из величины разрешенного давления.

Определение пробного давления зависит от того, на каком этапе происходит испытание. После изготовления и доизготовления на месте эксплуатации за Р принимается расчетное давление. Если испытание оборудования производится в период его использования в сроки, установленные изготовителем, за Р принимается рабочее давление. Если испытание осуществляется по истечении срока службы величина Р принимается равной разрешенному давлению, установленному экспертной организацией.

Если в процессе эксплуатации снижено рабочее давление сосуда и необходимо провести гидравлическое испытание, то необходимо определить пробное давление по установленному разрешенному давлению.

Мы знаем, что рабочее давление не учитывает гидростатического давления среды. Тогда

разрешенное давление должно определяться как расчетное давление в условиях испытаний. Это давление которому элементы сосуда подвергаются во время пробного испытания, включая гидростатическое давление, если оно составляет 5% или более пробного давления.

При определении разрешенного давления это обстоятельство многие не учитывают в своих расчетах.

Список литературы

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов на которых используется оборудование работающее под избыточным давлением», утвержденными приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 № 116.
2. (ТР ТС 032/2013) Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (принят решением Совета Евразийской экономической комиссии от 02.07.2013 № 41).
3. ПБ 03-584-03 Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 10.06.2003 № 81.
4. РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов.
5. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

Новые правила по котлонадзору: Установление разрешенного давления для оборудования, работающего под избыточным давлением

Вопрос:

Имеет ли право ответственный за осуществление производственного контроля после проведения технического освидетельствования оборудования, работающего под избыточным давлением, установить разрешенное давление, величина которого превышает паспортное значение, но меньше расчетного?

Ответ: В соответствии с пунктом 4 технического регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013), принятого Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 02.07.2013 № 41, под рабочим давлением понимается максимальное избыточное давление, возникающее в оборудовании при нормальном протекании рабочего процесса.

Разрешенное давление – максимально допустимое избыточное давление для оборудования (элемента), установленное на основании оценки соответствия и (или) контрольного расчета на прочность.

Согласно требованиям пункта 415 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее – ФНП ОРПД), утвержденных приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 № 116 (зарегистрирован в Минюсте России 19.05.2014, рег. № 32326) », расчет на прочность оборудования, работающего под избыточным давлением, с оценкой остаточного ресурса и (или) остаточного срока службы проводится в рамках технического диагностирования.

Пунктом 365 ФНП ОРПД » установлено, что техническое диагностирование оборудования, работающего под избыточным давлением, с применением методов неразрушающего контроля должно быть проведено в порядке, предусмотренном ФНП ОРПД, в случае если при освидетельствовании будут обнаружены дефекты, для установления их характера и размеров.

Учитывая изложенное сообщаем:

1. Установление разрешенного давления, отличного от указанного изготовителем в паспорте рабочего давления, возможно только на основании результатов технического диагностирования оборудования, работающего под избыточным давлением, в случае выявления при проведении технического освидетельствования дефектов.

2. Установление величины разрешенного давления, превышающей значение рабочего давления, указанного изготовителем в паспорте, фактически означает, что эксплуатирующая организация планирует использовать оборудование, работающее под избыточным давлением, в рабочем процессе, для которого оно не предназначено.

Таким образом, величина разрешенного давления, установленного по результатам технического освидетельствования, не может превышать рабочее давление, установленное изготовителем и указанное в паспорте оборудования, работающего под избыточным давлением.

Вопрос от 28.02.2018:

На нашем предприятии существует потребность в повышении разрешённых (рабочих) параметров технического устройства в пределах расчётных. Каким образом можно повысить разрешённые (рабочие) параметры технического устройства, в случае, если отсутствует связь с заводом-изготовителем. Какими нормами следует руководствоваться при осуществлении этой процедуры. Кто уполномочен на осуществление таких работ?

Ответ:

Согласно федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», утвержденных Приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 №116 »:

Реконструкция (модернизация)- изменение технических характеристик оборудования путем замены (изменения) его отдельных элементов, узлов, устройств управления и обеспечения режима работы (автоматизированных систем управления технологическим процессом, регулирующих устройств, горелочных устройств) и (или) изменения конструкции оборудования под давлением и его элементов путем применения неразъемных (сварных) соединений, вызывающее необходимость проведения прочностных расчетов и корректировки паспорта и руководства (инструкции) по эксплуатации, оформления нового паспорта и руководства по эксплуатации.

В случае, если проводимые работы на Вашем оборудовании попадают под данное определение, то необходимо руководствоваться пунктом 94 указанных ФНП, который устанавливает, что реконструкция (модернизация) оборудования под давлением должна быть осуществлена по проекту, разработанному организацией — изготовителем оборудования или проектной организацией.

Если реконструкция (модернизация) проводится с отступлениями от требований руководства (инструкции) по эксплуатации, то эти отступления должны быть согласованы с разработчиком руководства (инструкции) по эксплуатации.

В случае если объем и характер работ по реконструкции (модернизации) предусматривает изменение конструкции основных элементов и технических характеристик оборудования, создающих необходимость оформления нового паспорта и руководства (инструкции) по эксплуатации, то после окончания работ должно быть обеспечено подтверждение соответствия оборудования требованиям ТР ТС 032/2013 с последующим вводом в эксплуатацию в соответствии с требованиями ФНП.

избыточное, абсолютное, вакуум… — Уровень сложности

Прежде чем приступать к выбору или (уже) к эксплуатации средства измерения давления, рекомендую обратить внимание на следующий момент. Числовое значение измеренного давления определяется не только принятой системой единиц, но и выбранным началом отсчета. Если с единицами измерения (бары. килопаскали, атмосферы, килограммы силы, мм рт. ст. и т.д.) всё более-менее понятно — достаточно лишь иметь таблицу перевода (знать соотношение) единиц давления, то с более простым вопросом — видами давления, почему-то, наоборот, эпизодически возникает некоторое недопонимание. Однако, если немного подумать и всё аккуратно «разложить по полочкам», то путаницы быть не должно. Вот этим мы сейчас и займёмся.

Исторически сложились три системы отсчета давления:
— абсолютная;
— избыточная;
— вакуумметрическая.

Абсолютное давление  отсчитывается от, так называемого, «абсолютного нуля«. В этой «системе счисления» атмосферное давление (Ратм) будет равно:

Paтм≈100кПа

Следовательно, абсолютное давление процесса равно:

Pабс=Pатм+Pизб,

то есть, сумме давления атмосферы + рабочего давления в каком-либо аппарате или емкости.

Следует помнить, что:
Абсолютное давление всегда является величиной положительной!

В большинстве применений датчики абсолютного давления не используются, так как, если ошибочно выбрать такой тип датчика, его показания будут «плавать» ввиду суточных колебаний атмосферного давления. Основное применение этих приборов — аппараты, процессы в которых протекают под вакуумом.

Избыточное (или относительное) давление — это наиболее распространенный тип давления, которое отсчитывается уже от атмосферного давления, т.е. от «условного нуля». Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным 1 атм (или 1 бар) — именно для этого в датчиках избыточного давления присутствует либо капилляр, сообщающийся с окружающей средой, либо система т.н. «климатической компенсации».

Ризб=Рабс-Ратм

Иногда избыточное давление называют так же манометрическим.

Вакуумметрическим давлением или вакуумом (Рвак) называется недостаток давления до атмосферного:

Рвак=Ратм-Рабс

Избыточное давление показывает либо избыток над атмосферным, либо недостаток до атмосферного. Ясно, что вакуум может быть представлен как отрицательное избыточное давление:

Рвак= — Ризб

Несмотря на то, что преобразователи давления делятся всего на две группы: датчики избыточного давления и датчики абсолютного давления, я не даром упомянул и про вакуумметрическое давление — это даст наиболее полное понимание сути вопроса. Кстати, конструктивное отличие между датчиками абсолютного или избыточного давления — это, соответственно, всего лишь, отсутствие или наличие сообщения (вентиляции) измерительной ячейки с атмосферой.

Исходя из вышесказанного можно легко ответить на пару вопросов, возникающих в процессе подбора средств измерения, либо задаваемых кем-либо извне:
Во-первых, зная определение абсолютного давления становится понятно, почему диапазон измерения преобразователей абсолютного давления начинается не менее чем с нуля, в отличие от датчиков избыточного давления, диапазон измерения которых может начинаться как с нуля так и с отрицательных величин, но не ниже единицы со знаком «минус». 🙂

Во-вторых, если вы внимательно читали до настоящего момента, то вопрос «на миллион» о возможностях измерения «глубокого вакуума» прозвучит уже не более чем как шутка. Просто необходимо помнить, что вакуум, в первую очередь, определяется абсолютным давлением. То есть, с учётом всего выше сказанного, давление вакуума может быть теоретически равным нулю или иметь заведомо положительные значения (по абсолютной шкале). Если же давление вакуума измерять более привычным для нас датчиком избыточного давления, корпус (капилляр) которого находится под атмосферным давлением, то ниже (меньше) -1 бара, согласитесь, ну никак не получится. А если кто-то будет убеждать вас, что бывает и меньше -1 бара ( ≈ -100 кПа), просто улыбнитесь ему в ответ — спорить с ним уже поздно, да и бесполезно 😉
К примеру, давление экстремального вакуума, если его измерять, скажем, датчиком абсолютного давления составляет 0,00000000013 Паскаль, а давление в космосе колеблется от 0,00013 Па до 0,0000000000000013 Па… Здесь вопрос скорее к чувствительности и разрешающей способности датчика для измерения столь малых величин…

Кстати, наглядную разницу между датчиками абсолютного и избыточного давления можно посмотреть здесь, следите за шариком 😉

Endress+Hauser: Cerabar M PMP55 — Датчик абсолютного и избыточного давления

Описание продукта

Новая улучшенная модель компактного датчика давления Cerabar M с разделительной диафрагмой.

Cerabar M PMP55 — интеллектуальный преобразователь абсолютного и избыточного давления с четырехстрочным ЖК-индикатором с тремя клавишами настройки по месту измерения, разделительной мембраной и фланцевыми присоединениями к процессу, широким рядом мембран.

• Максимальный диапазон: 400бар,
• Стойкость к 4х-кратным перегрузкам.
• Диапазон температур рабочей среды: -70…+400оС.
• Выходные сигналы: 4..20мА, HART, Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus 
• Перенастройка диапазона измерения: 20:1.

Тензорезистивный принцип действия: измеряемое давление, подаваемое во входную камеру датчика, вызывает деформацию измерительной мембраны, что, в свою очередь, приводит к деформации тензорезисторов и разбалансировке измерительного моста. Разбаланс напряжений с помощью электронной схемы преобразуется в выходной сигнал.

Преобразователь давления дополнительно может комплектоваться монтажным кронштейном.

Область применения

Предел допускаемой основной погрешности

         ±0,15%          ±0,075% (опционально)

Перенастройка диапазона измерения

         20:1

Верхние пределы измерительных диапазонов избыточного и абсолютного давления:

         0,4/1/2/4/10/40/100/400 бар;

Корпус

материал: алюминий, нержавеющая сталь; степень защиты корпуса: IP66…68;

Выходной сигнал

4..20мА HART Profibus PA FOUNDATION Fieldbus  

Материал мембраны

         316L          Монель          Тантал          Hastelloy C276          Золото-родиевое покрытие          Покрытие PTFE (0,09мм/0,25мм)

Материал смачиваемых частей

         316L          Hastelloy C276

Присоединение к процессу

резьбы фланцы DIN/ANSI гигиенические присоединения

Взрывозащищенное исполнение

Ex ia Ex d

Температура рабочей среды

до 260°С с температурным изолятором; -70…+400оС через капилляр с заполнением — высокотемпературное/низкотемпературное масло;

Технические характеристики

Давление

Непрерывное измерение/жидкие продукты

Разница между давлением в трубопроводе и избыточным давлением

Товар

Пожалуйста, оставьте это поле пустым.

Имя *

Электронная почта *

Название компании *

Телефон *

Адрес

Город

StateAlaskaAlabamaArkansasArizonaCaliforniaColoradoConnecticutDelawareFloridaGeorgiaHawaiiIowaIdahoIllinoisIndianaKansasKentuckyLouisianaMassachusettsMarylandMaineMichiganMinnesotaMissouriMississippiMontanaNorth CarolinaNorth DakotaNebraskaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNevadaNew YorkOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVirginiaVermontWashingtonWisconsinWest VirginiaWyomingDistrict Колумбия

Страна ArubaAfghanistanAngolaAnguillaÅland IslandsAlbaniaAndorraUnited Арабского EmiratesArgentinaArmeniaAmerican SamoaAntarcticaFrench Южный TerritoriesAntigua и BarbudaAustraliaAustriaAzerbaijanBurundiBelgiumBeninBonaire, Синт-Эстатиус и SabaBurkina FasoBangladeshBulgariaBahrainBahamasBosnia и HerzegovinaSaint BarthélemyBelarusBelizeBermudaBolivia, многонациональное государство ofBrazilBarbadosBrunei DarussalamBhutanBouvet IslandBotswanaCentral Африканский RepublicCanadaCocos (Килинг) IslandsSwitzerlandChileChinaCôte d’IvoireCameroonCongo, Демократическая Республика theCongoCook IslandsColombiaComorosCape VerdeCosta RicaCubaCuraçaoChristmas IslandCayman IslandsCyprusCzech RepublicGermanyDjiboutiDominicaDenmarkDominican RepublicAlgeriaEcuadorEgyptEritreaWestern SaharaSpainEstoniaEthiopiaFinlandFijiFalkland остров (Мальвинские острова) ФранцияФарерские островаМикронезия, Федеративные Штаты ГабонВеликобританияГрузияГернсиГанаГибралтарГвинаГваделупаГамбияГвинея-БисауЭкваториальная ГвинеяГрецияГренадаG reenlandGuatemalaFrench GuianaGuamGuyanaHong Island KongHeard и McDonald IslandsHondurasCroatiaHaitiHungaryIndonesiaIsle из ManIndiaBritish Индийского океана TerritoryIrelandIran, Исламская Республика ofIraqIcelandIsraelItalyJamaicaJerseyJordanJapanKazakhstanKenyaKyrgyzstanCambodiaKiribatiSaint Киттс и NevisKorea, Республика ofKuwaitLao Народная Демократическая RepublicLebanonLiberiaLibyaSaint LuciaLiechtensteinSri LankaLesothoLithuaniaLuxembourgLatviaMacaoSaint Мартин (французская часть) MoroccoMonacoMoldova, Республика ofMadagascarMaldivesMexicoMarshall IslandsMacedonia, бывшая югославская Республика ofMaliMaltaMyanmarMontenegroMongoliaNorthern Mariana IslandsMozambiqueMauritaniaMontserratMartiniqueMauritiusMalawiMalaysiaMayotteNamibiaNew CaledoniaNigerNorfolk IslandNigeriaNicaraguaNiueNetherlandsNorwayNepalNauruNew ZealandOmanPakistanPanamaPitcairnPeruPhilippinesPalauPapua Новый GuineaPolandPuerto Рико, Корейская Народно-Демократическая Республика, Португалия, Парагвай, Палестина, Государство Французская Полинезия, Катар, Реюньон, Роман iaRussian FederationRwandaSaudi ArabiaSudanSenegalSingaporeSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSaint Елены, Вознесения и Тристан-да CunhaSvalbard и Ян MayenSolomon IslandsSierra LeoneEl SalvadorSan MarinoSomaliaSaint Пьер и MiquelonSerbiaSouth SudanSao Томе и PrincipeSurinameSlovakiaSloveniaSwedenSwazilandSint Маартен (Голландская часть) SeychellesSyrian Arab RepublicTurks и Кайкос IslandsChadTogoThailandTajikistanTokelauTurkmenistanTimor-LesteTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTuvaluTaiwan, провинция ChinaTanzania, Объединенная Республика Уганда Украина Малые отдаленные острова США Уругвай Соединенные Штаты Узбекистан Святое море (Ватикан) Сент-Винсент и Гренадины Венесуэла, Боливарианская Республика Виргинские острова, Британские Виргинские острова, США.Сан-Вьетнам ВануатуУоллис и Футуна Самоа ЙеменЮжная Африка Замбия Зимбабве

Почтовый индекс *

Комментарий

| Спиракс Сарко

Позиционирование предохранительного клапана

Чтобы гарантировать, что максимально допустимое давление накопления любой системы или устройства, защищенного предохранительным клапаном, никогда не превышается, необходимо внимательно изучить положение предохранительного клапана в системе. Поскольку существует такой широкий спектр приложений, не существует абсолютного правила относительно того, где должен быть расположен клапан, и, следовательно, каждое приложение необходимо рассматривать отдельно.

Обычное применение пара для предохранительного клапана — защита технологического оборудования, питаемого от станции понижения давления. Два возможных варианта расположения показаны на рисунке 9.3.3.

Предохранительный клапан может быть установлен внутри самой станции понижения давления, то есть перед запорным клапаном ниже по потоку, как на рис. 9.3.3 (а), или дальше по потоку, ближе к аппарату, как на рис. 9.3.3 (b). Установка предохранительного клапана перед запорным клапаном ниже по потоку дает следующие преимущества:

• Предохранительный клапан можно протестировать на линии, отключив запорный клапан, расположенный ниже по потоку, без возможности избыточного давления в оборудовании, находящемся ниже по потоку, если предохранительный клапан выйдет из строя при испытании.

• Когда испытания проводятся на линии, предохранительный клапан не нужно снимать и проводить стендовые испытания, что требует больших затрат и времени.

• При настройке PRV в условиях холостого хода можно наблюдать работу предохранительного клапана, так как это состояние, скорее всего, вызовет «кипение». Если это должно произойти, давление PRV можно отрегулировать до уровня ниже давления возврата предохранительного клапана.

• Любые дополнительные взлеты ниже по потоку изначально защищены.Дополнительная защита требуется только для аппаратов с более низким МДРД. Это может иметь значительную экономическую выгоду.

Однако иногда целесообразно установить предохранительный клапан ближе к впускному отверстию пара любого устройства.

В самом деле, отдельный предохранительный клапан может быть установлен на входе в каждую часть устройства, расположенную ниже по потоку, когда PRV поставляет несколько таких частей устройства.

Следующие пункты можно использовать в качестве ориентира:

• При поставке одного устройства, у которого давление МДРД меньше давления подачи PRV, устройство должно быть оснащено предохранительным клапаном, предпочтительно плотно соединенным с патрубком для впуска пара.

• Если PRV питает более одного устройства и MAWP любого элемента меньше, чем давление подачи PRV, либо станция PRV должна быть оборудована предохранительным клапаном, настроенным на минимально возможное MAWP подключенного устройства, либо каждый элемент затронутого аппарата должен быть оборудован предохранительным клапаном.

• Предохранительный клапан должен быть расположен так, чтобы давление не могло накапливаться в аппарате по другому пути, например, из отдельной паропровода или байпасной линии.

Можно утверждать, что каждая установка заслуживает особого внимания с точки зрения безопасности, но следующие приложения и ситуации немного необычны и заслуживают рассмотрения:

• Пожар — Любой сосуд высокого давления должен быть защищен от избыточного давления в случае пожара.Хотя предохранительный клапан, установленный для защиты при эксплуатации, также может обеспечивать защиту в условиях пожара, такие случаи требуют особого рассмотрения, которое выходит за рамки данного текста.

• Экзотермические приложения — они должны быть оснащены предохранительным клапаном, установленным на входе пара в аппарат или непосредственно на корпусе. Альтернативы нет.

• Предохранительные клапаны, используемые в качестве сигнальных устройств — Иногда предохранительные клапаны устанавливаются в системы в качестве сигнальных устройств. Они не требуются для снятия аварийных нагрузок, а только для предупреждения о повышении давления выше нормального рабочего давления только по эксплуатационным причинам.В этих случаях предохранительные клапаны устанавливаются на давление предупреждения и должны быть только минимального размера. Если существует опасность того, что системы, оснащенные таким предохранительным клапаном, превышают максимально допустимое рабочее давление, они должны быть защищены дополнительными предохранительными клапанами обычным образом.

Пример 9.3.2

Чтобы проиллюстрировать важность расположения предохранительного клапана, рассмотрим автоматический сифон насоса (см. Блок 14), используемый для удаления конденсата из нагревательной емкости.Автоматический сифон насоса (APT) включает в себя насос механического типа, который использует движущую силу пара для перекачивания конденсата через систему возврата. Положение предохранительного клапана будет зависеть от МДРД APT и необходимого входного давления на входе.

Если MAWP APT больше или равно таковому у судна, можно использовать схему, показанную на рисунке 9.3.4.

Такое расположение подходит, если рабочее давление насос-ловушка меньше 1.6 бар изб. (Давление срабатывания предохранительного клапана 2 бар изб. Минус продувка 0,3 бар и запас отключения 0,1 бар). Поскольку МДРД как APT, так и резервуара больше, чем давление срабатывания предохранительного клапана, единственный предохранительный клапан обеспечит подходящую защиту для системы.

Однако, если бы рабочее давление насос-ловушка должно было быть больше 1,6 бар изб., Подача APT должна была бы осуществляться со стороны высокого давления PRV и снижаться до более подходящего давления, но все же ниже 4 .МДРД 5 бар изб. APT. Схема, показанная на рисунке 9.3.5, будет подходящей в этой ситуации.

Здесь используются две отдельные станции PRV, каждая со своим собственным предохранительным клапаном. Если внутренние устройства APT выходят из строя и пар под давлением 4 бар проходит через APT в сосуд, предохранительный клапан «А» сбрасывает это давление и защищает сосуд. Предохранительный клапан «B» не поднимается, поскольку давление в APT все еще приемлемо и ниже установленного.

Следует отметить, что предохранительный клапан «A» расположен на стороне выхода клапана регулирования температуры; это сделано как из соображений безопасности, так и из соображений эксплуатации:

• Безопасность — Если внутренняя часть APT вышла из строя, предохранительный клапан все равно сбросил бы давление в резервуаре, даже если бы регулирующий клапан был закрыт.

• Работа — вероятность закипания предохранительного клапана «А» во время работы в этом положении меньше, так как давление после регулирующего клапана обычно ниже, чем до него.

Также обратите внимание, что если бы МДРД насос-ловушки было больше, чем давление перед клапаном PRV «A», было бы допустимо исключить предохранительный клапан «B» из системы, но предохранительный клапан «A» должен иметь размер. чтобы учесть общий поток неисправностей через PRV ‘B’, а также через PRV ‘A’.

Пример 9.3.3

Фармацевтический завод имеет двенадцать сковородок с рубашкой на одном производственном этаже, и все они имеют одинаковый МДРД. Где бы располагался предохранительный клапан?

Одним из решений может быть установка предохранительного клапана на входе в каждый поддон (рисунок 9.3.6). В этом случае каждый предохранительный клапан должен быть такого размера, чтобы выдерживать всю нагрузку, на случай, если PRV не откроется, когда остальные одиннадцать поддонов будут отключены.

Поскольку все кастрюли рассчитаны на одно и то же МДРД, можно установить один предохранительный клапан после PRV.

Если в систему будет включено дополнительное оборудование с более низким МДРД, чем поддоны (например, кожухотрубный теплообменник), необходимо будет установить дополнительный предохранительный клапан. Этот предохранительный клапан должен быть настроен на соответствующее более низкое установленное давление и рассчитан на пропускание аварийного потока через клапан регулирования температуры (см. Рисунок 9.3.8).

Клапан сброса давления Термины, которые вы должны знать

Понимание номенклатуры имеет решающее значение для понимания различных факторов, влияющих на клапаны сброса давления, и операций, на которые они, в свою очередь, влияют.Вот некоторые из ключевых терминов, которые необходимо знать в мире предохранительных клапанов.

Клапан сброса давления

Клапан сброса давления (PRV) открывается, когда давление в резервуаре превышает определенный предел, затем закрывается, когда давление нормализуется. Предохранительные клапаны, предохранительные клапаны и предохранительные клапаны — это все типы предохранительных клапанов.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан может выполнять две функции: предохранительный клапан или предохранительный клапан. Предохранительный клапан открывается быстро и полностью, часто «выскакивая» из-за статического давления на входе, и часто используется со сжимаемыми жидкостями.Предохранительный клапан открывается, когда статическое давление на входе выше, чем давление открытия, и он открывается пропорционально увеличению давления. Этот тип клапана чаще используется с несжимаемыми жидкостями.

Рабочее давление

Ожидаемое давление в емкости во время эксплуатации. Рабочее давление обычно как минимум на 10 процентов ниже МДРД.

Установленное давление

Установленное давление или установленное давление на паспортной табличке — это давление на входе, при котором клапан должен открываться в соответствии с требованиями кода.

Максимально допустимое рабочее давление

Максимально допустимое рабочее давление или МДРД — это максимальное давление, допустимое при указанной температуре в резервуаре. Это используется для определения давления срабатывания предохранительных клапанов.

Давление открытия

Давление, при котором клапан начинает открываться.

Расчетное давление

Максимальное давление, которое клапан может выдерживать при сохранении работоспособности.

Избыточное давление

Избыточное давление — это давление, превышающее установленное для клапана.

Противодавление

Постоянное или переменное давление на выходе предохранительного клапана. Противодавление может нарастать в результате потока после открытия клапана или может накладываться друг на друга, возникая в нагнетательном коллекторе до открытия клапана.

Требуется дополнительная поддержка клапана сброса давления? AccuTEST Systems может помочь. Наше передовое оборудование позволяет проводить испытания предохранительных клапанов на линии, экономя время и деньги вашей компании.

Основы предохранительных клапанов

ИСТОРИЯ КЛАПАНОВ СНЯТИЯ ДАВЛЕНИЯ

Клапаны сброса давления (предохранительные клапаны) предназначены для открытия при заданном давлении и выпуска жидкости до тех пор, пока давление не упадет до приемлемого уровня.У разработки предохранительного клапана интересная история.

Многие источники считают, что Денис Папин является автором первого клапана сброса давления (около 1679 г.) для предотвращения избыточного давления в его «варочном котле», приводимом в действие паром. Его конструкция сброса давления состояла из груза, подвешенного на рычаге. Когда сила давления пара, действующего на клапан, превышала силу веса, действующего через плечо рычага, клапан открывался. Конструкции, требующие более высокого давления сброса, требовали более длинного плеча рычага и / или большего веса.Эта простая система работала, однако требовалось больше места, и ее можно было легко подделать, что может привести к избыточному давлению и взрыву. Еще одним недостатком было преждевременное открытие клапана, если устройство подвергалось колебательному движению.

Гидравлические предохранительные клапаны прямого действия: Позже, чтобы избежать недостатков рычажного механизма, на первых паровозах были установлены предохранительные клапаны прямого действия. В этой конструкции грузы были приложены непосредственно к верхней части клапанного механизма.Чтобы поддерживать размер груза в разумном диапазоне, размер клапана часто был заниженным, что приводило к меньшему вентиляционному отверстию, чем требуется. Часто взрыв происходил, когда давление пара росло быстрее, чем выпускное отверстие могло сбросить избыточное давление. Подпрыгивающие движения также приводят к преждевременному снятию давления.

Пружинные клапаны прямого действия: Тимоти Хакворт считается первым, кто использовал пружинные клапаны прямого действия (около 1828 г.) на своем локомотивном двигателе под названием Royal George. Тимоти использовал систему «гармошка» из листовых пружин, которые позже были заменены винтовой пружиной, чтобы приложить усилие к клапану.Сила пружины может быть точно отрегулирована путем регулировки гаек, удерживающих листовые рессоры.

Доработки конструкции пружинного предохранительного клапана прямого действия продолжались и в последующие годы в ответ на широкое использование паровых котлов для выработки тепла и для питания локомотивов, речных судов и насосов. Паровые котлы сегодня менее распространены, но предохранительный клапан по-прежнему является важным компонентом в системах с сосудами высокого давления для защиты от повреждений или катастрофических отказов.

Каждое приложение имеет свои уникальные требования, но прежде чем мы перейдем к процессу выбора, давайте взглянем на принципы работы типичного предохранительного клапана прямого действия.

КЛАПАНЫ СНЯТИЯ ДАВЛЕНИЯ В РАБОТЕ

Клапан сброса давления состоит из трех функциональных элементов:

1. ) Элемент клапана, обычно подпружиненный тарельчатый клапан.
2. ) Чувствительный элемент, обычно диафрагма или поршень.
3. ) Элемент опорной силы.Чаще всего весна.
   

Во время работы предохранительный клапан остается нормально закрытым до тех пор, пока давление на входе не достигнет желаемого установленного давления. Клапан откроется, когда будет достигнуто установленное давление, и продолжит открываться дальше, обеспечивая больший поток по мере увеличения избыточного давления. Когда давление на входе упадет на несколько фунтов на кв. Дюйм ниже установленного давления, клапан снова закроется.

(1) ЭЛЕМЕНТ КЛАПАНА (тарельчатый клапан)

Чаще всего в предохранительных клапанах используется подпружиненный «тарельчатый» клапан в качестве элемента клапана.Тарельчатый клапан включает эластомерное уплотнение или, в некоторых конструкциях высокого давления, термопластическое уплотнение, которое выполнено с возможностью уплотнения на седле клапана. В процессе работы пружина и давление на входе оказывают на клапан противоположные силы. Когда сила входного давления превышает силу пружины, тарельчатый клапан отодвигается от седла клапана, что позволяет жидкости проходить через выпускное отверстие. Когда давление на входе падает ниже заданного значения, клапан закрывается.

(2) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (поршень или диафрагма)

часто используются, когда требуется более высокое давление сброса, когда важна жесткость или когда давление сброса не должно поддерживаться в жестких пределах.Конструкция поршня имеет тенденцию быть более медленной по сравнению с конструкцией диафрагмы из-за трения поршневого уплотнения. При низком давлении или когда требуется высокая точность, предпочтительнее использовать диафрагму. В мембранных предохранительных клапанах используется тонкий дисковый элемент, который используется для определения изменений давления. Обычно они изготавливаются из эластомера, однако в особых случаях используется тонкий извилистый металл. Мембраны существенно снижают трение, присущее поршневым конструкциям. Кроме того, для конкретного размера предохранительного клапана часто можно обеспечить большую зону чувствительности с помощью конструкции диафрагмы, чем это было бы возможно с конструкцией поршневого типа.

(3) ОПОРНЫЙ СИЛОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ (пружина)

Опорным силовым элементом обычно является механическая пружина. Эта пружина воздействует на чувствительный элемент и закрывает клапан. Многие клапаны сброса давления имеют регулировку, которая позволяет пользователю регулировать заданное значение давления сброса путем изменения силы, прилагаемой эталонной пружиной.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Давление сброса
Ожидаемое давление сброса является важным фактором при определении того, какой продукт лучше всего подходит для применения.

Требования к потоку
Какая максимальная скорость потока требуется приложению? Насколько различается скорость потока? Конфигурация портов и эффективные отверстия также являются важными факторами.

Используемая жидкость (газ, жидкость, токсичная или легковоспламеняющаяся)

Прежде чем выбирать материалы, наиболее подходящие для вашего применения, необходимо учитывать химические свойства жидкости. Каждая жидкость будет иметь свои уникальные характеристики, поэтому необходимо тщательно выбирать материалы корпуса и уплотнения, которые будут контактировать с жидкостью.Части клапана сброса давления, контактирующие с жидкостью, известны как «смачиваемые» компоненты. Если жидкость легковоспламеняющаяся или опасная по своей природе, предохранительный клапан должен обеспечивать ее безопасный сброс.

Размер и вес

Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и вес является важным фактором. Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует консультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса предохранительного клапана, будет влиять на вес.Также внимательно изучите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.

Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и вес является важным фактором. Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует консультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса предохранительного клапана, будет влиять на вес. Также внимательно изучите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.

Материалы
Доступен широкий спектр материалов для работы с различными жидкостями и рабочими средами. Обычные материалы компонентов клапана сброса давления включают латунь, пластик и алюминий. Также доступны различные марки нержавеющей стали (например, 303, 304 и 316). Пружины, используемые внутри предохранительного клапана, обычно изготавливаются из музыкальной проволоки (углеродистой стали) или нержавеющей стали.

Латунь подходит для большинства обычных применений и обычно экономична.Когда речь идет о весе, часто указывается алюминий. Пластик рассматривается, когда в первую очередь важна низкая стоимость или требуется одноразовый предмет. Нержавеющие стали часто выбирают для использования с агрессивными жидкостями, когда необходимо учитывать их чистоту или когда рабочие температуры будут высокими.

Не менее важна совместимость материала уплотнения с жидкостью и с диапазоном рабочих температур. Буна-Н — типичный уплотнительный материал. Некоторые производители предлагают дополнительные уплотнения, в том числе: фторуглерод, EPDM, силикон и перфторэластомер.

Температура
Материалы, выбранные для предохранительного клапана, не только должны быть совместимы с жидкостью, но также должны быть способны правильно работать при ожидаемой рабочей температуре. Основная проблема заключается в том, будет ли выбранный эластомер правильно функционировать в ожидаемом диапазоне температур. Кроме того, рабочая температура может влиять на пропускную способность и / или жесткость пружины в экстремальных условиях эксплуатации.

ВАРИАНТЫ КЛАПАНА СНЯТИЯ ДАВЛЕНИЯ BESWICK

Beswick Engineering производит клапаны сброса давления четырех типов, которые наилучшим образом подходят для вашего применения.RVD и RVD8 — это мембранные клапаны сброса давления, которые подходят для более низких давлений сброса. Клапаны RV2 и BPR имеют поршневую конструкцию.

Максимальное давление источника

1. RVD может использоваться с давлением на входе до 80 фунтов на кв. Дюйм.
Модель RVD8 может использоваться с давлением на входе до 80 фунтов на квадратный дюйм. входное давление до 500 psig

Диапазон давления сброса

1. Модель RVD открывает трещины в диапазоне (3–30) фунтов на кв. Дюйм.Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна более высокая настройка.
2. Модель RVD8 открывает трещины в диапазоне (3–30) фунтов на кв. Дюйм. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужна более высокая настройка.
3. Трещины модели RV2 открываются в диапазоне (3-30) фунтов на кв. Дюйм, ман.
4. Трещины модели BPR открываются в диапазоне (0-400) фунтов на кв. Дюйм модели.
   1. RVD: нержавеющая сталь 303 и 316, латунь и алюминий
   2. RVD8: нержавеющая сталь 303 и латунь
   3. RV2: нержавеющая сталь 303 и 316 и латунь
   4. BPR: нержавеющая сталь 303, латунь и алюминий

   Размер отверстий

   1. RVD: впускной и выпускной порты 10-32 UNF, внутренний
   2. RVD8: впускной порт состоит из четырех отверстий диаметром 3/64 дюйма, а выпускной порт — 10-32 UNF внешний
   3. RV2: впускной и выпускной порты 10 -32 UNF внутренний
   4. BPR: впускной и выпускной порты 10-32 UNF внутренний для большинства моделей
      Тип 2: выпускной порт 1 / 8-27 NPT внешний (который также имеет внутреннюю резьбу 10-32).Входной порт 10-32 UNF внутренний.
      Тип 8: выходной порт 10-32 UNF внешний. Впускной порт представляет собой отверстие диаметром 1/32 дюйма.

   Вес

   1. RVD весит 25 граммов из латуни и нержавеющей стали
      15 граммов из алюминия
   2. RVD8 весит 25 граммов из латуни и нержавеющей стали
   3. RV2 весит 41 грамм из латуни и нержавеющей стали
   4. BPR весит 72 грамма из латуни и нержавеющей стали
      33 грамма из алюминия

   Microsoft Word — D0365849.DOC

   % PDF-1.6 % 2 0 obj > эндобдж 831 0 объект > поток 2013-03-18T09: 35: 37ZWin2PDF 2.80 http://www.daneprairie.com2013-03-19T06: 39: 04-07: 002013-03-19T06: 39: 04-07: 00application / pdf

5. riehl
6. Microsoft Word — D0365849.DOC
PDFlib 3.03 (Win32) uuid: 64152f02-735f-47df-bcd5-1d91132be749uuid: b4c0c280-50f4-4c44-9e3b-546294835267 конечный поток эндобдж 1 0 объект > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 74 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 91 0 объект > / ProcSet [/ PDF / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 459 0 объект > эндобдж 467 0 объект > эндобдж 475 0 объект > эндобдж 483 0 объект > эндобдж 491 0 объект > эндобдж 499 0 объект > / ProcSet [/ PDF / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 607 0 объект > эндобдж 623 0 объект > эндобдж 631 0 объект > эндобдж 639 0 объект > эндобдж 647 0 объект > эндобдж 655 0 объект > эндобдж 663 0 объект > эндобдж 679 0 объект > эндобдж 687 0 объект > эндобдж 695 0 объект > эндобдж 703 0 объект > эндобдж 711 0 объект > эндобдж 719 0 объект > эндобдж 727 0 объект > эндобдж 735 0 объект > эндобдж 743 0 объект > эндобдж 751 0 объект > эндобдж 759 0 объект > эндобдж 767 0 объект > эндобдж 775 0 объект > эндобдж 787 0 объект > эндобдж 795 0 объект > эндобдж 803 0 объект > эндобдж 811 0 объект > эндобдж 818 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / ImageB / Text] >> эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 658 0 объект > поток x]

Размер предохранительного клапана

Крейг Спирс

10 ноября 2015 г.

Клапаны сброса давления используются для защиты оборудования от избыточного давления.Предохранительные клапаны правильного размера обеспечат необходимую защиту, а также позволят избежать проблем, связанных с чрезмерным расходом, в том числе: возможное повреждение клапана, снижение производительности, недостаточный размер выпускного трубопровода и системы обработки сточных вод, а также более высокие затраты.

Многие сценарии могут привести к увеличению давления в резервуаре, и каждый сценарий может привести к различному размеру клапана. Обычно рекомендуется провести несколько тематических исследований, чтобы найти наиболее консервативный размер. Вот некоторые типичные случаи:

• реакция бегства,
• потеря охлаждения,
• тепловое расширение жидкости, или
• внешний пожар.

В любом из этих сценариев давление будет увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнуто заранее заданное давление сброса, после чего клапан сброса давления откроется, уменьшая давление по истечении рабочего времени. Первым шагом при выборе размера предохранительного клапана в ProMax является определение сценария, который вы хотите моделировать.

Размер предохранительного клапана в ProMax выполняется как анализ потока. К любому потоку в ProMax может быть добавлен один или несколько анализов размера предохранительного клапана, поэтому при желании можно изучить несколько случаев в одном потоке.

1. Выберите стандартный предохранительный клапан

Существует множество различных стандартов для определения размеров предохранительного клапана, в каждом из которых применяются разные допущения, что дает разные результаты. Например, API 520, один из наиболее цитируемых стандартов, предполагает как механическое и термодинамическое равновесие, так и постоянные фазовые свойства во время разгрузки. В качестве альтернативы стандарт EN ISA 4126 учитывает термодинамическое неравновесие. ProMax в настоящее время поддерживает шесть различных наборов стандартов размеров предохранительных клапанов:

• ASME API RP520 (7-е издание, январь 2000 г.) — США
• EN ISO 4126 — Европа
• AD Merkblatt A2 — Германия
• DIN 3320 — Германия
• TRD 421 — Германия
• BS 6759 — Соединенное Королевство

2.Выберите подходящий тип клапана

Затем необходимо выбрать подходящий тип разгрузочного устройства, так как размер зависит от типа выбранного разгрузочного устройства. Работа обычного подпружиненного клапана сброса давления основана на балансе сил: пружинная нагрузка предварительно установлена ​​для приложения силы, противоположной по величине силе давления, оказываемой текучей средой на другой стороне, когда она находится при установленном давлении. Когда давление жидкости превышает установленное давление, сила давления преодолевает силу пружины, и клапан открывается.Любое противодавление (давление на выходе) добавляется к силе пружины; если это противодавление изменяется, то давление, при котором клапан открывается, будет изменяться. Сильфоны используются для поддержания постоянного давления сброса, несмотря на колебания противодавления. Предохранительные клапаны с разрывной мембраной не закрываются повторно после активации; как правило, предпочтение следует отдавать предохранительным устройствам повторного включения как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения надежности. К наиболее распространенным типам клапанов относятся:

• Обычный — подпружиненный предохранительный клапан, на рабочие характеристики которого напрямую влияет изменение противодавления.
• Обычный + разрывная мембрана — Обычный клапан с разрывной мембраной.
• Сбалансированный сильфон — подпружиненный предохранительный клапан, который включает в себя сильфон для минимизации влияния противодавления на рабочие характеристики клапана.
• Сбалансированный сильфон + разрывная мембрана — Сбалансированный сильфонный клапан с разрывной мембраной.
• С пилотным управлением — предохранительный клапан, в котором основное предохранительное устройство или главный клапан объединены и управляются вспомогательным самоприводным предохранительным клапаном (пилотом).
• Управляемый пилотом + разрывная мембрана — Управляемый клапан с разрывной мембраной.
• Только разрывная мембрана — клапан с устройством сброса давления без повторного включения, которое приводится в действие статическим перепадом давления между входом и выходом.

3. Установите температуру сброса

Температура сброса определяется тем, какой сценарий сброса давления вы выбрали для моделирования, и должна быть температурой жидкости в то время, когда ожидается открытие клапана.ProMax предполагает, что температура сброса будет текущей температурой потока, однако, если ваш конкретный сценарий требует ее настройки, ее можно перезаписать непосредственно в диалоговом окне анализа.

4. Установите давление сброса

Давление сброса обычно определяется защищаемым оборудованием и рассчитывается как Давление сброса = установленное давление + избыточное давление . По умолчанию ProMax использует давление потока как Set Pressure и 10% Over Pressure , но они могут быть изменены для вашего анализа.

Установленное давление

Максимально допустимое предохранительного устройства Установленное давление равно максимально допустимому рабочему давлению (МДРД) для сосудов, защищенных одним предохранительным устройством. МДРД устанавливается в соответствии с определенной температурой, максимально допустимой рабочей температурой (МДРД). По мере увеличения MAWT, MAWP уменьшается из-за снижения прочности металла при более высоких температурах.

Однако предохранительные устройства , как правило, открываются при расчетном давлении.В некоторых случаях расчетное давление равно МДРД, но никогда не будет превышать его. В случаях, когда МДРД не определено, расчетное давление может использоваться для установленного давления.

Установленное давление обычно указывается в единицах манометрического давления, поэтому любое противодавление добавляется к установленному давлению и избыточному давлению для расчета давления сброса в абсолютных единицах. Противодавление включает в себя как постоянное наложенное давление ниже по потоку, так и любое созданное противодавление из-за выпуска жидкости из предохранительного устройства через трубопроводы ниже по потоку и систему обработки.

Избыточное давление

Превышение давления обычно выражается в процентах от установленного давления . Для предохранительных клапанов с пружинным приводом небольшая утечка возникает при 92-95% от заданного давления , и для достижения полного подъема необходимо достаточное избыточное давление. Сертифицированные ASME предохранительные клапаны необходимы для достижения полной номинальной производительности при 10% или менее избыточном давлении.

Примечание: Аналогичный термин, накопление давления, основан на МДРД, а не на заданном давлении.В случаях, когда установленное давление равно МДРД, избыточное давление и накопление давления одинаковы. Допустимое накопление для сосудов под давлением, защищенных одним предохранительным устройством, составляет 110% от МДРД, за исключением сценариев воздействия огня, где допускается 121%. Когда несколько предохранительных устройств используются для сценариев, не связанных с возгоранием, допустимое накопление составляет 116%.

5. Определите требуемый массовый расход

Значение по умолчанию для этого параметра — массовый расход потока в моделировании, но его можно установить на желаемое значение для конкретного сценария.

6. Просмотрите результаты — эффективная площадь разряда

После того, как вы определили свой аварийный сценарий и указали условия разгрузки, расход и соответствующий стандарт, ProMax рассчитает эффективную площадь разгрузки. Это значение используется для выбора клапана сброса давления подходящего размера.

7. Как ProMax рассчитал это?

Хотя диафрагма часто используется для описания минимального проходного сечения, ограниченного в клапане, расчет геометрии и площади разгрузки более целесообразно моделировать на основе идеального (изэнтропического) сопла.Выражение для потока массы (G _n ) в идеальном сопле получается непосредственно из уравнения Бернулли для сопла:

где P ₁ — давление на входе клапана, P — давление жидкости, P _n — давление на выходе из клапана, и — плотность на выходе из сопла.

Баланс массы в любой точке сопла требует, чтобы массовый расход был постоянным: В этом уравнении u _n — скорость жидкости в горловине сопла, A _n — площадь горловины, а p , u и A — плотность, скорость и проходное сечение, соответственно, в любой заданной точке сопла.Плотность жидкости уменьшается по мере ее прохождения через сопло из-за снижения давления. Кроме того, проходное сечение уменьшается по мере ограничения сопла, достигая минимального значения A _n в горле. Скорость u затем должна увеличиться и достигает u _n в горловине. Скорость увеличения скорости больше, чем скорость уменьшения плотности, поэтому поток массы достигает максимума в горловине.

Для данного массового расхода определенная для конкретного аварийного сценария, минимальная требуемая площадь ( A _мин ) рассчитывается при максимальном массовом потоке, которое, как было установлено, происходит в горловине сопла.Настоящие клапаны не являются идеальными форсунками, поэтому коэффициент расхода K _D равен используется для учета разницы между прогнозируемым идеальным соплом и фактическим потоком массы в клапане.

K _D (коэффициент разряда)

Коэффициент разрядки, K _D , может быть оценен компанией ProMax или указан непосредственно из документации поставщика.

G _n (массовый поток)

Однофазные и двухфазные потоки часто встречаются в различных сценариях разгрузки. Из-за большого количества переменных, связанных со свойствами жидкости, Распределение флюидных фаз, взаимодействие и преобразование фаз, определение размера двухфазного сценария рельефа значительно сложнее, чем однофазного. Расчет массового потока зависит от типа разгрузочной жидкости:

Однофазный поток жидкости

Для жидкостей с постоянной плотностью уравнение Бернулли сводится к Это уравнение справедливо для полностью турбулентного потока, когда скорость потока не зависит от вязкости жидкости.Для потоков с низким числом Рейнольдса (с высокой вязкостью) значения можно умножить на поправочный коэффициент.

Однофазный пар

Для потока пара используемое уравнение зависит от того, является ли расход критическим или докритическим. Когда давление на выходе уменьшается, скорость и массовый поток увеличиваются в горловине; в конечном итоге массовый поток достигает максимального значения при ограниченном или критическом давлении потока. Докритический поток является функцией давления как на входе, так и на выходе, тогда как поток с дросселированием зависит только от условий на входе.

Критерий перекрытия потока для идеального газа может быть задан как , где k — изоэнтропический коэффициент (C _p / C _v ) .

Критический расход: Докритический поток:

Мигает двухфазный поток

Жидкость испаряется по пути уменьшения давления, и ее паровая доля увеличивается.

Замороженный двухфазный поток без мигания

Замороженный поток возникает, если резервуар изначально содержит как газ, так и нелетучую жидкость (например, резервуар с прокладкой из инертного газа), следовательно, он течет с постоянным качеством. (массовая доля пара) без значительного испарения или конденсации.

Мигающий двухфазный поток с влиянием неконденсирующихся газов

Этот тип потока часто встречается в измерительных приборах при химической обработке и в устройствах определения размеров предохранительных клапанов, где как неконденсирующиеся, так и конденсируемые (мгновенные) компоненты. сосуществовать (например,g., реакционная смесь гидрирования, содержащая газообразный водород и органический раствор при повышенном давлении).

Общие предположения о двухфазном потоке:

Механическое равновесие — Это предполагает, что две фазы текут с одинаковой скоростью, без проскальзывания между фазами. Хотя в литературе существует множество моделей для оценки скольжения как В зависимости от свойств жидкости и условий потока ею часто пренебрегают в условиях сброса давления из-за высокой степени турбулентности и перемешивания.

Термодинамическое фазовое равновесие — Обычно предполагается, что газовая или паровая фаза находится в локальном термодинамическом равновесии с жидкой фазой, что означает, что свойства смеси являются функцией только локального температура, давление и состав. Когда давление падает до давления насыщения жидкости, мигание происходит мгновенно, если предполагается термодинамическое равновесие. Однако мигает обычно не происходит мгновенно, и в течение этого периода жидкость может перемещаться на несколько дюймов в сопле клапана при типичных условиях сброса давления.

Скрытая теплота на входе — Этот термин используется для определения размеров предохранительных клапанов для двухфазной жидкости / пара, когда в системе содержится менее 0,1 мас.% H ₂ , номинальный диапазон кипения менее 150 ° F и далеко от критической точки. Важно отметить, что истинная «скрытая теплота» — это чисто компонентное свойство, и распространение этого определения на многокомпонентную смесь требует допущений.Таким образом, существует несколько методов аппроксимации скрытой теплоты, и анализ размера предохранительного клапана следует методологии стандартов. Например, стандарт API 520 определяет «скрытую теплоту» как разница между удельными энтальпиями пара и жидкости при температуре на входе и давлении точки кипения для переохлажденных жидкостей, а также при температуре на входе и давлении на входе для двухфазного потока мгновенного испарения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Рассчитанное в анализе «скрытое тепло» НЕ должно использоваться для предохранительного клапана пожарного отсека. Сценарии калибровки.Вместо этого ProMax предоставляет инструмент сброса давления, который полезен в этих случаях.

Расчет теплоты испарения — Расчет теплоты испарения является альтернативой расчету скрытой теплоты с использованием подхода периодической дистилляции. Этот расчет генерирует псевдомгновенное значение теплоты испарения. значения совокупного количества пара, испарившегося из системы. Значения генерируются для указанного количества приращений теплоты испарения от 0% до указанного теплоты испарения. Максимальная мольная доля 904 14.Минимальное из этих значений указано как Минимальная дифференциальная теплота испарения .

ССЫЛКИ

Большое спасибо доктору Угуру Гунеру за его вклад в эту статью.

Американский институт нефти (2000). Определение размеров, выбор и установка устройств для сброса давления на нефтеперерабатывающих заводах, API 520 , 7 ^th Edition

Кроул, Д., Типлер, А. С. (2013). Определение размеров устройств сброса давления, CEP

Дарби Р., Мейлер П. Р., Стоктон Дж. Р. (2001). Выберите лучшую модель для определения размеров двухфазного сброса давления, Chemical Engineering Progress , Vol.97, No. 5, pp 56.

Дарби, Р., Селф, Ф.Э., Эдвардс, В.Х. (2002). Клапаны сброса давления надлежащего размера для двухфазного потока, Инженерная практика

Leung, J.C. (1986). Упрощенные уравнения выбора размеров вентиляционных отверстий для требований аварийной помощи в реакторах и резервуарах хранения, AICHE Journal, Vol.32, № 10

Леунг, Дж. К. (1990). Обобщенная корреляция для двухфазного однородного потока с дросселированием без мигания, Транзакции ASME, Vol. 112

Леунг, Дж. К., Эпштейн, М. (1991). Мигающий двухфазный поток с учетом воздействия неконденсирующихся газов, Journal of Heat Transfer, Vol. 113/269

Шмидт, Дж., Иган, С. (2009). Примеры использования клапана сброса давления для двухфазного потока., Chem. Англ. Technol., Vol. 32, № 2, 263-272

Защита от избыточного давления для систем распределения природного газа

Автор: Джон Дево, Бейкер Хьюз

Природный газ — широко распространенное топливо, которое используется как в промышленности, так и в жилищах, и является одним из немногих источников энергии, которые доставляются непосредственно в наши дома. Поскольку это также легковоспламеняющаяся, потенциально взрывоопасная жидкость, коммунальные предприятия и распределительные компании должны уделять приоритетное внимание безопасности и уделять особое внимание своим системам защиты для предотвращения несчастных случаев.

Как мы видели на недавних событиях, даже при наличии этих знаний и мер безопасности все еще возможно, что что-то пойдет не так.

Каждая система природного газа спроектирована и одобрена для максимально допустимого рабочего давления (MAOP). Устройства регулирования или контроля давления используются для поддержания давления в системе ниже этого максимального номинального значения. В системах бытового электроснабжения MAOP может быть чрезвычайно низким; часто всего несколько дюймов водяного столба (<1 фунт / кв. дюйм).

Такие системы низкого давления могут быть уязвимы даже для незначительных скачков давления и могут привести к серьезным последствиям. Вот почему оборудование или системы защиты от избыточного давления критически важны, чтобы гарантировать, что единственная точка отказа не может привести к превышению MAOP системы.

Системы подачи природного газа различаются по конструкции и давлению, и коммунальное предприятие или оператор должны выбрать соответствующие защитные устройства для своей системы в соответствии с федеральными правилами, нормами и стандартами проектирования компании.Ниже представлен базовый обзор распространенных сегодня методов защиты от избыточного давления.

Клапан сброса давления

Раньше предохранительные клапаны (PRV) были наиболее распространенным методом защиты газопроводов от избыточного давления. Когда предохранительные клапаны обнаруживают, что давление на выходе превышает заданное значение, они автоматически открываются, чтобы сбросить избыточное давление. Хотя этот метод хорошо зарекомендовал себя, он также имеет некоторые недостатки.

• Для обеспечения достаточной производительности для всех условий может потребоваться более одного предохранительного клапана, при этом каждый клапан настроен на немного разное установленное давление, так что они активируются последовательно в зависимости от уровня избыточного давления в системе.Это повышение давления при такой конструкции необходимо учитывать при определении безопасной работы и сброса давления.
• При сбросе давления эти клапаны не только работают громко, но и выделяют легковоспламеняющиеся, вредные парниковые газы (90-95% метана) прямо в нашу атмосферу.

Предохранительные клапаны, используемые в этих системах, могут быть сбросными регуляторами (регуляторами противодавления), подпружиненными или пилотными, регулирующими клапанами, как правило, для систем с большей производительностью.

Наиболее распространенная система, используемая сегодня для станций регулирования природного газа, — это два регулятора с пилотным управлением или регулирующих клапанов, последовательно включенных, один из которых работает в качестве «рабочего», а другой установлен с немного более высоким установленным давлением в качестве «монитора». Это приводит к тому, что Worker является основным управляющим устройством, которое функционирует в нормальных условиях. Монитор будет оставаться открытым, если только он не обнаружит, что давление на выходе превышает его более высокое установленное давление, и в это время он начнет закрываться и регулировать давление на своем более высоком значении.Это создает резервную систему, которая статистически снижает риск полного отказа на 400%.

Эта система может быть сконструирована с использованием регулирующих клапанов или пилотных регуляторов. Пилотные регуляторы обычно имеют более простую конструкцию и не имеют внешних отводов (без сброса в окружающую среду) во время работы и часто предпочтительны, когда это позволяют требования к мощности. Конструкции с пилотным управлением предпочтительнее подпружиненных версий, поскольку они более чувствительны, что обеспечивает более высокую точность — обычно в пределах 1% по сравнению с 15% для конструкций с пружинным возвратом.

Еще одно преимущество — пилот может полностью открыть регулятор, если давление ниже заданного значения. Это позволяет использовать его в широкоэкранных мониторах. пока рабочий выполняет свою работу правильно, монитор будет оставаться широко открытым, сводя к минимуму ограничение потока. Подпружиненный регулятор в аналогичной установке останется частично закрытым. (рисунок 1)

Рабочий / Система контроля

Регулирующие клапаны

предпочтительны для использования в качестве рабочих / наблюдателей и становятся необходимыми в системах с большим объемом или высоким перепадом давления.Используемый регулирующий клапан часто представляет собой поворотный шаровой клапан из-за его высокой собственной пропускной способности и низкого ограничения при полном открытии.

Поскольку регулирующие клапаны не являются самоуправляемыми, для обеспечения обратной связи по регулируемому давлению требуется устройство измерения давления, а для изменения положения клапана в ответ на это давление необходим контроллер. В промышленных приложениях, где доступны приборный воздух или источники энергии, эти устройства обычно имеют пневматическое или электрическое управление. Но эти ресурсы не всегда доступны в удаленных местах, где может потребоваться регулирование газа, поэтому следует рассмотреть другой, более простой вариант.

Используя природный газ с более высоким давлением со стороны входа в систему, регулирующие пилоты клапана могут приводить в действие регулирующий клапан напрямую без какого-либо внешнего источника питания, по сути объединяя датчик / преобразователь давления и контроллер в одном устройстве. Существуют версии с очень низким уровнем утечки, а также конструкции с обратным выбросом в трубопровод, исключающим выброс воздуха из атмосферы. Эти устройства могут преобразовывать регулирующий клапан в автономный регулятор, сохраняя при этом высокую пропускную способность и способность к падению давления сверхмощного клапана. (рис. 2 и 3)

Преимущества широко открытого монитора
(пассивный / резервный):

• Минимальное ΔP на мониторе снижает износ монитора.
• Рабочий, ведущий добычу, может поймать мусор перед монитором.
• Downstream worker более точный и отзывчивый.
• Понизьте поток газа через пилотную систему монитора.
• Недорогая сборка.
• Монитор всегда готов взять на себя управление.

Преимущества системы «Рабочий / Монитор» по сравнению с предохранительным клапаном:

• Нет выброса в атмосферу.
• Газ непрерывно подается в систему на безопасном уровне.
• Простота обслуживания и экономичность.
• Точный контроль.
• Пониженный уровень шума с монитором.

Другой вариант — подход «Рабочий монитор». Эта система очень похожа на широкоэкранную систему мониторинга, за исключением того, что в этом случае оба компонента все время активно дросселируют.В рабочей установке монитора каждый регулятор принимает на себя часть снижения давления, чтобы ступенчато уменьшить давление. Первый регулятор настроен на немного более высокое давление по сравнению со вторым и становится редуктором первой ступени.

Выходное давление верхнего регулятора становится входным давлением второго, что завершает снижение давления до желаемого выходного давления. Второй пилот / контроллер используется для измерения давления в системе ниже по потоку и запуска монитора первой ступени для срабатывания в случае избыточного давления и поддержания этого давления ниже по потоку. (рисунок 4)

Преимущества рабочего монитора

• Двухступенчатое отключение давления снижает нагрузку на регуляторы за счет распределения рабочей нагрузки.
• Распределенная рабочая нагрузка снижает частоту обслуживания системы.
• Пониженный системный шум при одинаковом массовом расходе.
• Состояние регулятора монитора можно определить до возникновения аварийной ситуации.
• Рентабельность и долгий срок.

Предохранительный запорный клапан также может быть оборудован для защиты от пониженного давления и обеспечивает дополнительный уровень защиты от повышенного давления в случае потери регулирования давления.Разница в том, что с другими методами, описанными выше, газ продолжает течь, а дополнительные устройства работают для его регулирования. Но если что-то пойдет не так с этими вторичными устройствами, что тогда? Хотя это нежелательно в качестве первого метода защиты, если регулирующие устройства, как первичные, так и вторичные, выходят из строя, система отсекающего клапана изолирует поток газа.

Клапаны отсечки

могут быть автономными устройствами или составной частью пилотного регулятора, каждая опция имеет свои собственные механизмы обнаружения и управления.

Его функция проста: при обнаружении давления, превышающего заданное значение, для защиты от избыточного давления или ниже заданного значения для пониженного давления, внутренний механизм разблокируется и изолирующая заслонка закрывается. Заслонка остается в этом положении, останавливая весь поток газа, до тех пор, пока ее не сбросят вручную. Это обеспечивает защиту системы и удерживает ее в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет выявлена ​​и устранена причина сбоя. (рисунок 5)

Во время нормальной работы фиксатор удерживает заслонку открытой.Давление на выходе контролируется мембранами регулятора избыточного и пониженного давления. Сила, создаваемая чувствительным давлением, уравновешивается пружиной регулировки уставки, расположенной в кожухе пружины. Регулировочный винт может использоваться для изменения силы пружины и управления уставкой избыточного давления или дополнительной уставкой пониженного давления.

Дополнительным преимуществом ПЗК является двойная безопасность, обеспечиваемая в случае защиты от пониженного давления. Газовые приборы рассчитаны на работу при определенном давлении подачи газа.Что произойдет, если давление будет меньше этого? Мы видим контрольные лампы в старых домашних печах, водонагревателях, печах, каминах и т. Д.

Если давление газа падает слишком низко, чтобы поддерживать эту контрольную лампу, газ может не загореться при подаче. Если это произойдет, газ может скопиться в местной атмосфере, и в худшем случае это скопление газа может воспламениться, что приведет к взрыву. По этой причине защита от пониженного давления, которая перекрывала бы весь поток газа, если давление упадет ниже безопасной точки, также является важным фактором при проектировании системы.

Заключение

Общая безопасность системы природного газа является приоритетом для всех участников. Газовые системы могут быть очень сложными, и каждая система должна быть оценена, чтобы определить наиболее подходящую систему регулирования и безопасности для использования. Цель этой статьи — предоставить обзор нескольких методов и оборудования, которые можно использовать для обеспечения безопасного регулирования и подачи газа.

No related posts.