Mit csinál egy nyomásszelep?

A nyomásszelepek olyan alapvető biztonsági eszközök, amelyek szabályozzák, szabályozzák és enyhítik a nyomást a folyadékrendszerekben. Ez az átfogó útmutató lefedi a nyomáscsökkentő szelepeket, a nyomáscsökkentő szelepeket, a nyomásszabályozókat és a nyomásszabályozó eszközöket az ipari alkalmazások során.

A nyomásszabályozás kritikus jelentőségű minden olyan rendszerben, amely a folyadékokat vagy a gázokat nyomás alatt kezeli. Függetlenül attól, hogy gőzkazánokkal, hidraulikus rendszerekkel vagy vízelosztó hálózatokkal foglalkozik, a nyomásszelepek az elsődleges biztonsági mechanizmusként szolgálnak, amely megakadályozza a katasztrofális hibákat és optimalizálja a rendszer teljesítményét.

Mi az a nyomásszelep? (Meghatározás és alapfunkciók)

Elsődleges funkciók:

• Nyomásszabályozás:Fenntartja a rendszer nyomását az előre meghatározott határokon belül
• Túlnyomás védelme:A túlzott nyomás felszabadításával megakadályozza a berendezések károsodását
• Áramlásvezérlés:Beállítja a folyadékáramot a rendszer hatékonyságának optimalizálása érdekében
• Biztonsági biztosíték:Az utolsó védelmi vonalként működik a nyomással kapcsolatos kudarcok ellen

Hogyan működnek a nyomásszabályozó szelepek: műszaki alapelvek

Alapvető működési mechanizmus

A nyomáscsökkentő szelepek az erő-egyensúly elve alapján működnek:

Ahol:

• F₁ = p₁ × a (bemeneti nyomás × effektív lemezterület)
• F₂ = tavaszi állandó × kompressziós távolság
• F₃ = p₂ × a (Backpressure × Disc terület)

Működési sorrend:

1. Állítsa be a nyomást:A szelep zárva marad, ha a rendszer nyomás
2. Repedési nyomás:A kezdeti nyílás a beállított nyomás 95-100% -ánál fordul elő
3. Teljes lift:Teljes nyitás a beállított nyomás 103-110% -ánál (PER API 526)
4. A nyomást újra:A szelep a beállított nyomás 85-95% -ánál zárul (tipikus fújás)

A legfontosabb műszaki paraméterek:

A nyomásszabályozó eszközök típusai: Műszaki előírások

1.

Műszaki szabványok:ASME BPVC Creator I & VIII, API 520/526

Rugóval töltött biztonsági szelepek

Ahol:

• W = a szükséges kapacitás (lb/óra)
• C = kisülési együttható
• Kd = kisülési együttható korrekciós tényező
• P₁ = A nyomás + túlnyomás (PSIA) beállítása
• KSH = SuperHeat korrekciós tényező
• Kv = viszkozitás korrekciós tényező
• M = molekulatömeg
• T = abszolút hőmérséklet (° R)

Pilóta által működtetett biztonsági enyhítő szelepek (POSRV)

2. Nyomáscsökkentő szelepek (nyomásszabályozók)

Műszaki szabványok:ANSI/ISA 75.01, IEC 60534

Közvetlen hatású nyomásszabályozók

Ahol:

• CV = áramlási együttható
• Q = áramlási sebesség (gpm)
• G = specifikus gravitáció
• ΔP = nyomásesés (psi)

Pilóta által működtetett nyomáscsökkentő szelepek

3. Visszanyomásszabályozók és vezérlőszelepek

Funkció:Fenntartja az állandó upstream nyomást a downstream áramlás szabályozásával

Ipari alkalmazások és esettanulmányok

Energiatermelő ipar

Gőzkazán biztonsági szelepek (ASME I. szakasz)

• Szükséges kapacitás:Az összes előállított gőzt ki kell ürítenie anélkül, hogy meghaladná a 6% -ot a beállított nyomás felett
• Minimális követelmények:Kazánonként egy biztonsági szelep; Két szelep> 500 négyzetméteres fűtési felülethez
• Tesztelés:Kézi emelési teszt 6 havonta (nagynyomású) vagy negyedévente (alacsony nyomás)

Olaj- és gázipar

Csővezeték nyomásbiztonsági rendszerek (API 521)

• Tervezési nyomás:1,1 × megengedett működési nyomás (MAOP)
• Biztonsági szelep méretezése:A maximális várható áramlási és nyomás forgatókönyvek alapján
• Anyagok:A savanyú gázszolgáltatás megköveteli a NACE MR0175 megfelelést

Vízkezelés és eloszlás

Nyomáscsökkentő szelepállomások

Kémiai és petrolkémiai feldolgozás

Reaktorvédő rendszerek

• Üzemeltetési feltételek:500 ° F, 600 psig
• Megkönnyebbülési forgatókönyvek:Termikus tágulás, szökött reakciók, hűtési meghibásodás
• Anyagok:Hastelloy C-276 a korrozív szolgáltatáshoz
• Méretezés:A legrosszabb eset-forgatókönyv-elemzés alapján API 521

Kiválasztási kritériumok és mérnöki számítások

Teljesítményparaméterek

Nyomásminősítések (ASME B16.5):

Anyagválasztási útmutató

Méretezési számítások

Folyékony szolgáltatáshoz (API 520):

Ahol:

• A = szükséges hatékony kisülési terület (in²)
• Gpm = szükséges áramlási sebesség
• G = specifikus gravitáció
• Kd = kisülési együttható (0,62 folyadékok esetén)
• KW = a hátsó nyomáskorrekciós tényező
• KC = kombinált korrekciós tényező
• ΔP = Állítsa be a nyomást + túlnyomás - hátsó nyomás

Gáz/gőz szolgáltatáshoz (API 520):

Telepítési és karbantartási szabványok

Telepítési követelmények (ASME BPVC)

Biztonsági szelep telepítése:

• Bemeneti csövek:Rövid és közvetlen, kerülje a könyököt 5 cső átmérőjén belül
• Kimeneti csövek:Mérettel 10% -os háttérnyomásra maximum
• Felszerelés:Függőleges előnyben részesített, vízszintes elfogadható támogatással
• Elkülönítés:A bemeneti nyílásban tiltott blokkszelepek; elfogadható a kimeneti helyen, ha nyitva van

Nyomáscsökkentő szelep beszerelése:

• Upstream szűrő:A tiszta szolgáltatáshoz minimum 20 mesh minimum
• Bypass Line:Karbantartás és sürgősségi üzemeltetés céljából
• Nyomásmérők:Upstream és downstream megfigyelés
• Könnyű szelep:Downstream védelem a túlnyomás ellen

Karbantartási ütemtervek és eljárások

API 510 ellenőrzési követelmények:

• Vizuális ellenőrzés:6 havonta
• Operatív teszt:Évente
• Kapacitási teszt:Ötévente
• Teljes átalakítás:10 évente vagy gyártói ajánlásokonként

Tesztelési eljárások:

• Állítsa be a nyomásvizsgálatot:Ellenőrizze a nyitási nyomást a beállítás ± 3% -án belül
• Ülésszivárgás teszt:API 527 IV. Osztály (maximum 5000 cc/óra)
• Kapacitási teszt:Ellenőrizze, hogy az áramlás teljesítménye megfelel a tervezési követelményeknek
• Visszanyomás teszt:Értékelje a teljesítményt rendszer körülmények között

Prediktív karbantartási technológiák

Akusztikus emissziós tesztelés:

• Érzékelés:Belső szivárgás, ülés kopása, tavaszi fáradtság
• Frekvenciatartomány:20 kHz - 1 MHz
• Érzékenység:Képes kimutatni a szivárgást <0,1 gpm

Rezgési elemzés:

• Alkalmazások:Pilóta szelep fecsegés, rugó rezonancia
• Paraméterek:Amplitúdó, frekvencia, fáziselemzés
• Trend:Történelmi adatok a kudarc előrejelzésére

Megfelelőségi szabványok és tanúsítások

ASME kazán- és nyomás edénykód

I. szakasz (Power Boilers):

• Kapacitási követelmények:A biztonsági szelepeknek megakadályozniuk kell a nyomás emelkedését> 6% a beállított nyomás felett
• Minimális biztonsági szelepek:Egy kazánonként, kettő, ha fűtési felület> 500 négyzetméter
• Tesztelés:Kézi emelés 6 havonta (nagynyomású) vagy negyedévente (alacsony nyomás)

VIII. Szakasz (nyomás edények):

• Segélykészítő eszköz követelményei:Az összes nyomás edény túlnyomásos védelmet igényel
• Állítsa be a nyomást:Ne haladja meg a védett berendezések Mawp -jét
• Kapacitás:A legrosszabb eset alapján az API 521-es forgatókönyv alapján

API szabványok végrehajtása

API 520 (segélykészülék méretezése):

• Hatály:Lefedi a hagyományos, kiegyensúlyozott és pilóta által működtetett domborzati szelepeket
• Méretezési módszerek:Számítási eljárásokat biztosít minden folyadéktípusra
• Telepítés:Megadja a csövek követelményeit és a rendszer integrációját

API 526 (karimás acélcsökkentő szelepek):

• Tervezési szabványok:Dimenziós követelmények, nyomás-hőmérsékleti besorolások
• Anyagok:Szén acél, rozsdamentes acél specifikációk
• Tesztelés:Gyári elfogadási teszt követelmények

API 527 (Kereskedelmi ülés szorossága):

• I. osztály:Nincs látható szivárgás
• II. Osztály:40 cm3/óra/hüvelyk ülés átmérője
• III. Osztály:300 cm3/óra/hüvelyk ülés átmérője
• IV. Osztály:1400 cm3/óra/hüvelyk ülés átmérője

Nemzetközi szabványok

IEC 61511 (biztonsági műszeres rendszerek):

• SIL besorolás:Biztonsági integritási szintű nyomásvédelemre vonatkozó követelmények
• Bizonyítási tesztelés:Időszakos tesztelés a biztonsági funkció fenntartása érdekében
• Hibaarány:A biztonsági rendszerek maximális megengedett hibamegkemélye

Hibaelhárítás és hibaelemzés

Általános meghibásodási módok

Korai megnyitó (főzõ):

Okok:

• A bemeneti csövek vesztesége meghaladja a beállított nyomás 3% -át
• Rezgés vagy pulzálás a rendszerben
• Törmelék a szelep ülésen
• Állítsa a nyomást túl közel a működési nyomáshoz

Megoldások:

• Növelje a bemeneti csövek méretét (sebesség <30 láb/sec folyadékok esetén, <100 láb/sec gázok esetén)
• Szerelje be a pulzációs csillapítót
• Tisztítsa meg a szelep ülését és a tárcsát
• Növelje a margón a működési és a beállított nyomás között (> 10%)

A megnyitás elmulasztása:

Okok:

• Tavaszi korrózió vagy kötés
• Túlzott háttérnyomás (a beállított nyomás> 10% -a)
• Csatlakozott kimeneti vagy szellőzőnyílás
• Méretarány vagy korrózió a mozgó alkatrészeken

Megoldások:

• Cserélje ki a rugót, frissítse az anyagokat
• Csökkentse a hátsó nyomást vagy használja a kiegyensúlyozott szelep kialakítását
• Tiszta akadályok, növelje a kimeneti csövek méretét
• Tisztítsa meg és kenje meg, vegye figyelembe a különböző anyagokat

Túlzott szivárgás:

Okok:

• Üléskárosodás a törmelékből vagy a korrózióból
• Húzott korong a termikus kerékpározásból
• Nem megfelelő ülésterhelés (tavaszi fáradtság)
• Kémiai támadás a tömítőfelületek ellen

Megoldások:

• LAP ülés és tárcsafelületek
• Cserélje ki a lemezt, javítsa a hőtervezést
• Cserélje ki a rugót, ellenőrizze a beállított nyomást
• Frissítse az anyagokat a kémiai kompatibilitás érdekében

Diagnosztikai technikák

Folyamatvizsgálat:

• Cél:Ellenőrizze a tényleges és a tervezési kapacitást
• Módszer:Mérje meg a kisülési áramlást a beállított nyomás 110% -ánál
• Elfogadás:A tervezési kapacitás ± 10% -a API 527

Kohászati ​​elemzés:

• Alkalmazások:Kudarc vizsgálat, anyagválasztás
• Technikák:SEM elemzés, keménységi tesztelés, korrózióértékelés
• Eredmények:A kiváltó ok meghatározása, anyagi ajánlások

Gazdasági hatás és költség megfontolások

A tulajdonjog teljes költsége

Kezdeti beruházás:

• Szabványos domborzati szelep:500–5000 USD, méretétől/anyagától függően
• Pilóta által működtetett szelep:2000–25 000 USD összetett alkalmazásokhoz
• Telepítési költségek:A berendezések költségeinek 25-50% -a

Működési költségek:

• Energiaveszteség:A szivárgó szelepek a rendszer energiájának 1-5% -át pazarolják
• Karbantartás:200–2000 dollár évente szelepenként évente
• Tesztelés és tanúsítás:500 USD-1500 USD / szelepenként 5 évente

Hibás költségek:

• Berendezések károsodása:50 000 USD-