Предохранительный клапан

Предохранительный клапан или клапан сброса давления ( КПД ) — это тип предохранительного клапана, используемый для контроля или ограничения давления в системе; в противном случае может возникнуть избыточное давление, что приведет к нарушению технологического процесса, отказу прибора или оборудования, взрыву или пожару.

Избыточное давление сбрасывается путем пропускания находящейся под давлением жидкости через вспомогательный проход из системы. Предохранительный клапан спроектирован или настроен на открытие при заданном установленном давлении для защиты сосудов под давлением и другого оборудования от воздействия давления, превышающего их проектные пределы. При превышении установленного давления предохранительный клапан становится « путем наименьшего сопротивления », поскольку клапан принудительно открывается, и часть жидкости отводится через вспомогательный маршрут.

В системах, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости, отводимая жидкость (жидкость, газ или смесь жидкости и газа) либо повторно улавливается ^{[1] системой} улавливания паров с низким давлением и высоким расходом , либо направляется через систему трубопроводов, известную как факельный коллектор или выпускной коллектор , в центральный, приподнятый газовый факел , где она сжигается, выпуская в атмосферу открытые продукты сгорания . ^[2] В неопасных системах жидкость часто сбрасывается в атмосферу через подходящий выпускной трубопровод, спроектированный для предотвращения попадания дождевой воды, которая может повлиять на установленное давление подъема, и расположенный так, чтобы не создавать опасности для персонала.

По мере отвода жидкости давление внутри сосуда перестает расти. Как только оно достигает давления повторной посадки клапана, клапан закрывается. Продувка обычно указывается в процентах от установленного давления и относится к тому, насколько давление должно упасть, прежде чем клапан вернется в исходное положение. Продувка может варьироваться примерно в пределах 2–20%, а некоторые клапаны имеют регулируемые продувки.

В системах газа высокого давления рекомендуется, чтобы выход предохранительного клапана находился на открытом воздухе. В системах, где выход соединен с трубопроводом, открытие предохранительного клапана приведет к повышению давления в системе трубопровода ниже предохранительного клапана. Это часто означает, что предохранительный клапан не вернется в исходное положение после достижения установленного давления. Для этих систем часто используются так называемые «дифференциальные» предохранительные клапаны. Это означает, что давление действует только на область, которая намного меньше области открытия клапана. Если клапан открыт, давление должно значительно упасть, прежде чем клапан закроется, а также выходное давление клапана может легко удерживать клапан открытым. Другое соображение заключается в том, что если к системе выпускного трубопровода подключены другие предохранительные клапаны, они могут открыться по мере увеличения давления в системе выхлопных труб. Это может вызвать нежелательное срабатывание.

В некоторых случаях так называемый перепускной клапан действует как предохранительный клапан, поскольку используется для возврата всей или части жидкости, выбрасываемой насосом или газовым компрессором, обратно в резервуар для хранения или на вход насоса или газового компрессора. Это делается для защиты насоса или газового компрессора и любого связанного с ними оборудования от избыточного давления. Перепускной клапан и перепускной путь могут быть внутренними (неотъемлемая часть насоса или компрессора) или внешними (установлены как компонент в жидкостном пути). Многие пожарные машины имеют такие предохранительные клапаны для предотвращения избыточного давления пожарных шлангов .

В других случаях оборудование должно быть защищено от воздействия внутреннего вакуума (т. е. низкого давления), который ниже, чем может выдержать оборудование. В таких случаях вакуумные предохранительные клапаны используются для открытия при заданном пределе низкого давления и для впуска воздуха или инертного газа в оборудование для управления количеством вакуума.

В нефтеперерабатывающей , нефтехимической и химической промышленности , переработке природного газа и производстве электроэнергии термин предохранительный клапан ассоциируется с терминами клапан сброса давления ( PRV ), предохранительный клапан давления ( PSV ) и предохранительный клапан :

• Клапан сброса давления (PRV) или клапан сброса давления (PRV) или предохранительный клапан давления (PSV): Разница в том, что PSV имеют ручной рычаг для активации клапана в случае чрезвычайной ситуации. Большинство PRV имеют пружинный привод. При более низком давлении некоторые используют диафрагму вместо пружины. В самых старых конструкциях PRV для герметизации клапана используется груз.
• Установленное давление: Когда давление в системе увеличивается до этого значения, открывается PRV. Точность установленного давления может соответствовать рекомендациям Американского общества инженеров-механиков (ASME).
• Предохранительный клапан (RV): клапан, используемый в жидкостной системе, открывается пропорционально тому, как возрастающее давление преодолевает давление пружины.
• Предохранительный клапан (ПК): используется в газовой отрасли. Большинство КП являются полноподъемными или мгновенного действия, то есть они полностью открываются.
• Предохранительный клапан сброса (SRV): предохранительный клапан, который может использоваться для газового или жидкостного обслуживания. Однако установленное давление обычно будет точным только для одного типа жидкости за раз.
• Пилотный предохранительный клапан (POSRV, PORV, POPRV): устройство, которое осуществляет сброс давления по дистанционной команде от пилотного клапана, подключенного к системе давления выше по потоку.
• Предохранительный клапан низкого давления (LPSV): Автоматическая система, которая сбрасывает давление статическим давлением газа. Давление сброса небольшое и близко к атмосферному давлению.
• Предохранительный клапан вакуумного давления (VPSV): Автоматическая система, которая сбрасывает давление статическим давлением газа. Давление сброса небольшое, отрицательное и близко к атмосферному давлению.
• Предохранительный клапан низкого и вакуумного давления (LVPSV): Автоматическая система, которая сбрасывает давление статическим давлением газа. Давление сброса небольшое, отрицательное или положительное и близко к атмосферному давлению.
• Клапан сброса давления и вакуума (PVRV): Сочетание вакуумного давления и предохранительного клапана в одном корпусе. Используется в резервуарах для хранения жидкостей для предотвращения взрыва или избыточного давления.
• Мгновенное действие: Противоположность модулированию, относится к клапану, который «выскакивает» из положения. Он защелкивается на полный подъем за миллисекунды. Обычно выполняется с помощью юбки на диске, так что жидкость, проходящая через седло, внезапно воздействует на большую площадь и создает большую подъемную силу.
• Модулирующий: открывается пропорционально избыточному давлению.

В большинстве стран отрасли промышленности законодательно обязаны защищать сосуды под давлением и другое оборудование с помощью предохранительных клапанов. Также в большинстве стран должны соблюдаться нормы проектирования оборудования, такие как нормы Американского общества инженеров-механиков (ASME), Американского института нефти (API) и других организаций, таких как ISO (ISO 4126), и эти нормы включают стандарты проектирования предохранительных клапанов. ^{[3] [4]}

Основными стандартами, законами или директивами являются:

• AD Merkblatt (немецкий)
• Американский институт нефти (API); Стандарты 520, 521, 526 и 2000
• Американское общество инженеров-механиков (ASME); Кодекс котлов и сосудов высокого давления, Раздел VIII, Подразделение 1 и Раздел I
• Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA), резервуары для хранения
• EN 764-7; Европейский стандарт, основанный на Директиве по оборудованию, работающему под давлением 97/23/EC
• Еврокод EN 1993-4-2, резервуары для хранения.
• Международная организация по стандартизации ; ISO 4126
• Правила безопасности систем под давлением 2000 (PSSR); Великобритания

Институт проектирования систем аварийного сброса ^[5] , созданный в 1977 году, был консорциумом из 29 компаний под эгидой Американского института инженеров-химиков (AIChE), который разрабатывал методы проектирования систем аварийного сброса для управления неконтролируемыми реакциями. Его целью была разработка технологии и методов, необходимых для определения размеров систем сброса давления для химических реакторов, особенно тех, в которых проводятся экзотермические реакции. Такие реакции включают в себя многие классы промышленно важных процессов, включая полимеризацию, нитрование, диазотирование, сульфирование, эпоксидирование, аминирование, этерификацию, нейтрализацию и многие другие. Системы сброса давления могут быть сложными в проектировании, не в последнюю очередь потому, что то, что выбрасывается, может быть газом/паром, жидкостью или смесью этих двух веществ — как в случае с банкой газированного напитка, когда ее внезапно открывают. Для химических реакций требуются обширные знания как опасностей химических реакций, так и потока жидкости.

DIERS исследовал динамику двухфазного пар-жидкостного начала/отрыва и гидродинамику систем аварийного сброса с помощью обширной экспериментальной и аналитической работы. ^[6] Особый интерес для DIERS представляли прогнозирование сброса двухфазного потока и применимость различных методов определения размеров для двухфазного пар-жидкостного потока мгновенного испарения. DIERS стала группой пользователей в 1985 году.

European DIERS Users' Group (EDUG) ^[7] — это группа, состоящая в основном из европейских промышленников, консультантов и ученых, которые используют технологию DIERS. EDUG была основана в конце 1980-х годов и проводит ежегодные встречи. Краткое изложение многих ключевых аспектов технологии DIERS было опубликовано в Великобритании HSE. ^[8]

• Медиа, связанные с предохранительными клапанами на Wikimedia Commons
• PED 97/23/EC; Директива по оборудованию, работающему под давлением – Европейский Союз.