Spiediena atvieglošanas vārstu izmēru noteikšana, testēšana un apkope rūpnieciskajās iekārtās

Spiediena atvieglošanas vārstu loma un veidi

Spiediena atvieglošanas vārsts (PRV) ir atsperes darbināms ierīce, kas automātiski atveras, kad ieplūdes spiediens pārsniedz iepriekš noteiktu iestatījumu. Tas izvada šķidrumu, lai mazinātu pārsniegto spiediena stāvokli, un pēc tam aizveras, kad spiediens samazinās līdz izpūšanas spiedienam. PRV aizsargā spiediena tvertnes, siltummaiņus, cauruļvadu sistēmas un sūkņus no to projektētā spiediena robežu pārsniegšanas.

• Parastais atsperes darbināmais atvieglošanas vārsts: Visizplatītākais veids. Atsperes spēks tur disku pret sprauslas sēdekli. Jūtīgs pret atpakaļspiedienu izplūdes kolektorā — pieaugošs atpakaļspiediens samazina efektīvo iestatīto spiedienu un var izraisīt vibrācijas.
• Sabalansētais bellowa atvieglošanas vārsts: Izolē atsperes kameru no izplūdes puses, izmantojot elastīgu bellowa elementu. Tolerē mainīgu vai virsū uzliktu atpakaļspiedienu līdz 50% no iestatītā spiediena. Priekšroka tiek dota korozīvām vidēm un situācijām ar ievērojamu uzkrātu atpakaļspiedienu.
• Vadības vārsts (PORV): Izmanto sistēmas spiedienu, lai turētu galveno virzuļa vārstu aizvērtu. Var iestatīt ar precizitāti līdz 5% no darba spiediena bez nepareizas atvēršanās vai vibrēšanas. Plaši izmantots augsta spiediena un lielas kapacitātes gāzes pakalpojumos.

Precīza ieplūdes spiediena uzraudzība ir būtiska PRV aizsardzības sistēmām. Yokogawa EJA530E spiediena mērītājs nodrošina augstas precizitātes spiediena mērījumus, kas nepieciešami, lai uzraudzītu tvertnes darba spiedienu attiecībā pret PRV iestatīto spiedienu procesā.

Izmēru noteikšanas pamati saskaņā ar API 520 un ASME kodeksu

Par maz izmēra atvieglošanas vārsti nespēj pietiekami ātri atbrīvot projektēto pārsniegto spiedienu. Pārāk lieli vārsti vibrē — tie ātri un atkārtoti atveras un aizveras — kas bojā sēdekli un disku un izraisa priekšlaicīgu noplūdi. Galvenais izmēru noteikšanas standarts ir API Standarts 520 (spiediena atvieglošanas ierīču izmēru noteikšana, izvēle un uzstādīšana). Papildu standarts API 526 nosaka flanču vērtējumus, atveru apzīmējumus un standarta ieejas/izejas izmērus.

Pamata šķidruma plūsmas izmēru noteikšanas vienādojums nosaka nepieciešamo efektīvo izplūdes laukumu A:

Šķidruma pakalpojumam: A = Q / (38 × Kd × Kw × Kc × √(ΔP / G))

Kur Q ir tilpuma plūsmas ātrums (ASV gal/min), Kd ir efektīvais izplūdes koeficients (parasti 0,65 šķidruma pakalpojumam), Kw ir atpakaļspiediena korekcijas koeficients, Kc ir kombinētais korekcijas koeficients plīsuma diska uzstādīšanai, ΔP ir spiediena starpība iestatīšanas apstākļos (psi), un G ir specifiskā gravitāte attiecībā pret ūdeni. Gāzes un tvaika pakalpojumā vienādojumā iekļauj kompresijas faktoru Z un specifiskās siltuma attiecību k, un pirms izmēru noteikšanas jānosaka kritiskā vai zemkritiskā plūsmas režīma stāvoklis.

ASME VIII sadaļa ļauj aizsargāt tvertnes pie 110% no MAWP ar vienu atvieglošanas vārstu uzstādījumu vai pie 116% uguns gadījuma aizsardzībai ar diviem vārstiem. Jāņem vērā pārsniegšanas gadījumi, piemēram: aizsprostota izeja, atgriešanās kļūme, ārēja uguns, cauruļu plīsums siltummaiņos, termiskā izplešanās aizsprostotos šķidrumos un komunālo pakalpojumu kļūmes scenāriji. Emerson Anderson Greenwood un Crosby produktu līnijas aptver pilnu parasto, sabalansēto bellowa un vadības vārstu klāstu API procesa pakalpojumiem.

Iestatītā spiediena regulēšana un pārbaude

ASME kodekss prasa, lai faktiskajam aukstā diferenciālā testa spiedienam (CDTP) būtu ±3% robežās no nosaukuma plāksnītes iestatītā spiediena virs 70 psig un ±2 psi robežās pie vai zem 70 psig. Spiediena regulēšanai nepieciešams noņemt vārstu no ekspluatācijas un veikt galda testu sertificētā testēšanas stendā.

• 1. solis — aukstā diferenciālā korekcija: Ja procesa darba temperatūra būtiski atšķiras no apkārtējās galda testa temperatūras, piemēro temperatūras korekcijas koeficientu, lai ņemtu vērā atsperes spēka izmaiņas temperatūras ietekmē.
• 2. solis — atsperes regulēšana: Regulē iestatīto spiedienu, pievelkot vai atslābinot regulēšanas skrūvi atsperes vāciņā. Pievelkot, iestatītais spiediens palielinās. Katrs ceturtdaļgrieziens parasti maina spiedienu par 2–15 psi atkarībā no atsperes diapazona.
• 3. solis — atvēršanas tests: Lēnām palielina ieplūdes spiedienu, izmantojot slāpekli vai ūdeni. Reģistrē spiedienu, pie kura disks paceļas, un izpūšanas spiedienu, pie kura tas aizveras. Pārliecinās, ka abi rādītāji atbilst ASME tolerancēm. Atsperes vārstiem izpūšanas spiediens parasti ir 7–10% zem iestatītā spiediena.
• 4. solis — sēdekļa noplūdes tests: Pēc aizvēršanās piemēro 90% no iestatītā spiediena un vismaz vienu minūti pārliecinās, ka nav redzamu noplūžu pie diska sēdekļa. Noplūde norāda uz sēdekļa bojājumu vai piesārņojumu. Nepieciešamības gadījumā sēdekli un disku izlīdzina vai nomaina.
• 5. solis — aizsargzīmogs un dokumentācija: Pēc veiksmīga galda testa uzliek aizsargzīmogu uz regulēšanas skrūves vāciņa. Izsniedz kalibrācijas sertifikātu ar iestatīto spiedienu, testa datumu, tehniķa vārdu, testēšanas iekārtu sērijas numuriem un nākamā testa datumu.

Ekspluatācijas pārbaudes un apkopes programma

API ieteicamā prakse 576 (spiediena atvieglošanas ierīču pārbaude) nosaka pārbaudes intervālus un pieņemšanas kritērijus. API 580 riska balstītā pārbaudes (RBI) metodoloģija ļauj rūpnīcām pagarināt vai saīsināt pārbaudes intervālus, ņemot vērā korozijas ātrumu, pakalpojuma smagumu un vārstu vēsturisko darbību. Parasti atvieglošanas vārstu pārbaudes hidrokarbonātu pakalpojumos notiek ik pēc 5 gadiem. Korozīvi vai piesārņojoši pakalpojumi prasa 2–3 gadu intervālus. Vārsti tīrā komunālajā pakalpojumā var kvalificēties 10 gadu intervāliem RBI programmā ar dokumentētu inženiertehnisku pamatojumu.

• Sēdekļa noplūde: Visbiežākā ekspluatācijas kļūme. Korozija, erozija vai procesa nogulsnes bojā izlīdzinātās sēdekļa virsmas. Nelielus bojājumus var labot ar roku izlīdzināšanu. Smagus bojājumus prasa jaunu sēdekļa un diska nomaiņu.
• Atsperes korozija un plaisāšana: Stresa korozijas plaisāšana (SCC) H2S vai korozīvos pakalpojumos var izraisīt katastrofālu atsperes bojājumu. Atsperes jāapskata vizuāli, meklējot bedrītes, koroziju un plaisas. Jāmaina atsperes ar redzamiem bojājumiem.
• Ieejas sprauslas aizsērēšana: Polimerizējoši šķidrumi, kaļķakmens vai koksa nogulsnes daļēji aizsprosto ieejas sprauslu, samazinot faktisko atvieglošanas kapacitāti zem projektētās vērtības. Vārstiem piesārņojošos pakalpojumos nepieciešami īsāki pārbaudes intervāli un iespējams siltuma vai tīrīšanas sistēmas uzstādījums ieejā.
• Atvērts stāvoklis: Izraisīts ar procesa nogulsnēm, kas tur disku no sēdekļa pēc atvieglošanas notikuma. Daļēji atvērts vārsts nepārtraukti noplūst, izšķērdē produktu un nepasargā pilnībā no nākamā pārsnieguma. Pēc jebkura atvieglošanas notikuma vienmēr jāveic pārbaude un galda tests.

GE Oil and Gas (tagad Baker Hughes) spiediena atvieglošanas vārsti, kas tiek izmantoti jūras un augsta spiediena gāzes pielietojumos, ietver dubultā nerūsējošā tērauda komponentus, kas īpaši izstrādāti sēra ūdeņraža (H2S) NACE MR0175 atbilstīgai darbībai. Izvēloties vārstus skābās gāzes pakalpojumiem, pārliecinieties, ka visi mitrie metāla elementi atbilst NACE cietības un materiālu prasībām, lai novērstu sulfīdu stresa plaisāšanu.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

Spiediena atvieglošanas vārsti aizsargā gan personālu, gan rūpnīcas īpašumus, bet tikai tad, ja tie ir pareizi izmēroti, pareizi iestatīti un regulāri apkopti. Pielietojiet API 520 izmēru noteikšanas principus visos pārsnieguma gadījumos. Izveidojiet dokumentētu pārbaudes programmu saskaņā ar API 576 ar RBI pamatojumu pagarinātiem intervāliem. Veiciet galda testu katram vārstam tā plānotajā intervālā vai pēc jebkura atvieglošanas notikuma. Reģistrējiet aukstā diferenciālā testa spiediena korekcijas katrai augstas temperatūras uzstādīšanai. Nekad neatgrieziet vārstu ekspluatācijā ar sēdekļa noplūdi — pat neliela nepārtraukta noplūde paātrina sēdekļa bojājumus un galu galā neļauj vārstam aizvērties pēc nākamā pārsnieguma. Labi uzturēta PRV programma maksā tikai daļu no viena neplānota tvertnes plīsuma vai procesa apstāšanās izmaksām.

Autors: Liu Mingzhe ir rūpnieciskās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmās.