Өндірістік зауыттардағы қысым түсіру клапандарының өлшемін анықтау, сынау және техникалық қызмет көрсету
Қысымнан босату клапандарының рөлі мен түрлері
Қысымнан босату клапаны (ҚБК) — алдын ала белгіленген қысым шегінен жоғары болғанда автоматты түрде ашылатын серіппелі құрылғы. Ол артық қысымды жеңілдету үшін сұйықтықты шығарады, содан кейін қысым төмендегенде қайта жабылады. ҚБК қысымдық ыдыстарды, жылу алмастырғыштарды, құбыр жүйелерін және сорғыларды олардың жобалық қысым шектерінен асып кетуден қорғайды.
- Дәстүрлі серіппелі босату клапаны: Ең кең таралған түрі. Серіппе дискті сопло орнына қысады. Шығару коллекторындағы артқы қысымға сезімтал — артқы қысымның өсуі тиімді орнатылған қысымды төмендетіп, дірілдеуге әкелуі мүмкін.
- Теңестірілген манжеталы босату клапаны: Серіппе камерасын шығару жағынан икемді манжет элементі арқылы оқшаулайды. Орнатылған қысымның 50%-ына дейінгі өзгермелі немесе қосымша артқы қысымды көтереді. Коррозиялық қызметтер мен айтарлықтай артқан артқы қысым жағдайлары үшін қолайлы.
- Пилоттық басқарылатын босату клапаны (ПБК): Негізгі поршеньді жабық ұстау үшін жүйелік қысымды пайдаланады. Жалған ашылусыз немесе дірілсіз жұмыс қысымының 5%-ы шегінде орнатуға болады. Жоғары қысымды және жоғары сыйымдылықты газ қызметтерінде кеңінен қолданылады.
ҚБК қорғау жүйелері үшін дәл алдыңғы қысымды бақылау өте маңызды. Yokogawa EJA530E Қысым өлшегіш бергіші процестік зауыттарда ҚБК орнатылған қысымға қатысты ыдыстың жұмыс қысымын дәл өлшеу үшін қажет жоғары дәлдікті қысым өлшеуді қамтамасыз етеді.
API 520 және ASME кодексі бойынша өлшем негіздері
Кішірейтілген босату клапандары жобалық артық қысымды жеткілікті жылдам жеңілдете алмайды. Үлкейтілген клапандар дірілдейді — олар тез ашылып-жабылып, орындық пен дискіні зақымдап, ерте ағып кетуге әкеледі. Негізгі өлшем стандарты — API Standard 520 (Қысымнан босату құрылғыларын өлшеу, таңдау және орнату). Қосымша стандарт API 526 фланец рейтингтерін, саңылау белгілерін және стандартты кіріс/шығыс өлшемдерін анықтайды.
Негізгі сұйықтық ағынының өлшем теңдеуі қажетті тиімді шығару ауданын A анықтайды:
Сұйықтық қызметі үшін: A = Q / (38 × Kd × Kw × Kc × √(ΔP / G))
Мұндағы Q — көлемдік ағын жылдамдығы (АҚШ гал/мин), Kd — тиімді шығару коэффициенті (сұйықтық қызметі үшін әдетте 0,65), Kw — артқы қысым түзету коэффициенті, Kc — жарылғыш диск орнату үшін түзету коэффициенті, ΔP — орнатылған жағдайдағы қысым айырмасы (psi), G — судың салыстырмалы тығыздығы. Газ және бу қызметі үшін сығымдалу коэффициенті Z және арнайы жылу қатынасы k теңдеуге кіреді, сондай-ақ өлшем формуласына қолданар алдында критикалық және субкритикалық ағын режимі анықталуы тиіс.
ASME VIII бөлімінің кодексі бір босату клапаны орнатылған жағдайда ыдыстарды MAWP-ның 110%-ында, ал өрт жағдайында екі клапанмен 116%-ында қорғауға мүмкіндік береді. Ескерілетін артық қысым жағдайлары: шығыс бөгеті, рефлюкс ақауы, сыртқы өрт, жылу алмастырғыштағы түтік жарылуы, бөгелген сұйықтықтардың термиялық кеңеюі және коммуналдық ақаулар. Emerson компаниясының Anderson Greenwood және Crosby өнім желілері API процестік қызмет үшін дәстүрлі, теңестірілген манжеталы және пилоттық басқарылатын босату клапандарының толық спектрін қамтиды.
Орнатылған қысымды реттеу және тексеру
ASME кодексі нақты суық дифференциалды сынақ қысымы (CDTP) 70 psig жоғары орнатылған қысымдар үшін атаулы орнатылған қысымнан ±3% шегінде, ал 70 psig және одан төмен орнатылған қысымдар үшін ±2 psi шегінде болуын талап етеді. Орнатылған қысымды реттеу үшін клапанды қызметтен шығарып, сертификатталған сынақ стендінде сынау қажет.
- 1-қадам — Суық дифференциалды түзету: Егер процестің жұмыс температурасы амбиенттік сынақ температурасынан айтарлықтай өзгеше болса, серіппенің қаттылығының температураға байланысты өзгеруін ескеру үшін температура түзету коэффициентін қолданыңыз.
- 2-қадам — Серіппе реттеу: Серіппе қақпағындағы реттеу бұрандасын қатайту немесе босату арқылы орнатылған қысымды реттеңіз. Қатайту орнатылған қысымды көтереді. Әр төрттен бір бұрылыс әдетте серіппенің диапазонына байланысты 2–15 psi аралығында орнатылған қысымды өзгертеді.
- 3-қадам — Ашылу сынағы: Кіріс қысымын аздап азот немесе су арқылы баяу қолданыңыз. Диск көтерілгендегі және қайта жабылғандағы қысымды тіркеңіз. Екі мәннің де ASME рұқсат шегінде екеніне көз жеткізіңіз. Серіппелі клапандар үшін қайта жабылу қысымы әдетте орнатылған қысымнан 7–10% төмен болады.
- 4-қадам — Орындық ағып кету сынағы: Қайта жабылғаннан кейін орнатылған қысымның 90%-ын қолданып, диск орнығында кемінде бір минут бойы көрінетін ағып кетудің жоқтығын растаңыз. Ағып кету орындықтың зақымдалғанын немесе ластанғанын білдіреді. Қажет болса, орындық пен дискіні жону немесе ауыстыру қажет.
- 5-қадам — Құлыптау мөрі және құжаттама: Сынақтан өткеннен кейін реттеу бұрандасының қақпағына құлыптау мөрін жағыңыз. Орнатылған қысым, сынақ күні, техник, сынақ жабдықтарының сериялы нөмірлері және келесі сынақ мерзімі көрсетілген калибрлеу сертификатын беріңіз.
Қызметтегі тексеру және техникалық қызмет көрсету бағдарламасы
API ұсынылған тәжірибе 576 (Қысымнан босату құрылғыларын тексеру) тексеру аралықтары мен қабылдау критерийлерінің негізін береді. API 580-дің тәуекелге негізделген тексеру (RBI) әдістемесі зауыттарға коррозия деңгейі, қызметтің қаталдығы және клапанның тарихи жұмыс нәтижелеріне байланысты тексеру аралықтарын ұзарту немесе қысқартуға мүмкіндік береді. Жалпы көмірсутек қызметіндегі босату клапандары үшін дәстүрлі тексеру аралығы 5 жыл. Коррозиялық немесе ластанатын қызметтер үшін 2–3 жыл аралығы қажет. Таза коммуналдық қызметтегі клапандар RBI бағдарламасы аясында құжатталған инженерлік негіздемемен 10 жыл аралығын алуы мүмкін.
- Орындық ағып кетуі: Қызметтегі ең жиі кездесетін ақау. Коррозия, эрозия немесе процестік шөгінділер орындық беттерін зақымдайды. Жеңіл зақымдарды қолмен жону арқылы түзетуге болады. Ауыр зақым жаңа орындық пен диск компоненттерін қажет етеді.
- Серіппенің коррозиясы және жарықтары: H2S немесе коррозиялық қызметтерде стресс коррозия жарықтары (SCC) серіппенің апатты сынуына әкелуі мүмкін. Серіппелерді шұңқырлар, коррозия және жарықтар үшін визуалды тексеру қажет. Көрінетін зақымдары бар серіппелерді ауыстырыңыз.
- Кіріс сопласының ластануы: Полимерленетін сұйықтықтар, масштаб немесе кок шөгінділері кіріс сопласын ішінара бітеп, нақты босату сыйымдылығын жобаланған мәннен төмендетеді. Ластанатын қызметтердегі клапандар қысқа тексеру аралықтарын және мүмкін жылу ізделген немесе тазаланатын кіріс қосылымын талап етеді.
- Ашық қалып қою жағдайы: Процестік шөгінділер босату оқиғасынан кейін дискіні орындықтан ұстап қалуы мүмкін. Жартылай ашық босату клапаны үздіксіз ағып, өнімді ысырап етеді және келесі артық қысым оқиғасына толық қорғаныс көрсетпейді. Кез келген белгілі босату оқиғасынан кейін әрқашан тексеріп, сынақтан өткізіңіз.
GE Oil and Gas (қазіргі Baker Hughes) компаниясының оффшорлық және жоғары қысымды газ қолданбаларында қолданылатын қысымнан босату клапандары сутегі сульфиді (H2S) NACE MR0175 талаптарына сай қызмет үшін арнайы жасалған қос қабатты тот баспайтын болат компоненттерін қамтиды. Қышқыл газ қызметі үшін босату клапандарын таңдағанда, барлық сұйықтыққа тиетін металл бөлшектердің NACE қаттылығы мен материал талаптарына сай екеніне көз жеткізіңіз, бұл сульфидті стресс жарықтарын болдырмауға көмектеседі.
Қорытынды және іс-әрекетке кеңес
Қысымнан босату клапандары қызметкерлер мен зауыт активтерін қорғайды, бірақ тек дұрыс өлшенген, дұрыс орнатылған және үнемі техникалық қызмет көрсетілген жағдайда ғана. Барлық артық қысым жағдайларына API 520 өлшем тәртібін қолданыңыз. API 576 бойынша құжатталған тексеру бағдарламасын орнатыңыз және ұзартылған аралықтар үшін RBI негіздемесін жасаңыз. Әр клапанды жоспарланған аралықта немесе кез келген белгілі босату оқиғасынан кейін сынақтан өткізіңіз. Жоғары температуралы орнатулар үшін суық дифференциалды сынақ қысымының түзетулерін тіркеңіз. Орындық ағып кетуі бар клапанды қызметке қайтармаңыз — тіпті аз мөлшердегі үздіксіз ағып кету орындықтың зақымдалуын жылдамдатып, келесі артық қысым оқиғасынан кейін клапанның қайта жабылуына кедергі жасайды. Жақсы күтім жасалған ҚБК бағдарламасы бір жоспарланбаған ыдыстың жарылуы немесе процестің тоқтауының шығынынан әлдеқайда арзанға түседі.
Автор: Лю Минчже — PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.
