Предохранительный клапан и PRV (клапан для сброса давления) (ASME / API 526)

Предохранительный клапан защищает людей, окружающую среду и другие основные производственные средства завода от избыточного давления, которое может вызвать взрывы или другие разрушительные события. Предохранительный клапан открывается автоматически при превышении заданного давления. Предохранительные клапаны - это устройства с последним ресурсом, которые вмешиваются в случае отказа других защитных устройств. Предохранительные клапаны могут быть пружинными или пилотными.

Что такое предохранительный клапан?

Предохранительный клапан открывается автоматически, и в любое время давление жидкости, проходящей через клапан, превышает заданное давление (в барах или фунтах на кв. дюйм).

При обнаружении избыточного давления диск клапана открывается, и он может слить жидкость, чтобы восстановить нормальные условия давления в трубопроводной системе.

Когда давление жидкости падает ниже установленного значения, клапан снова закрывается. Эти движения являются механическими, то есть нет никаких приводов или внешних устройств для клапана, которые выполняют операции открытия / закрытия.

Предохранительные клапаны могут быть установлены на сосудах высокого давления, котлах, резервуарах для хранения газа и в системах трубопроводов.

Стандарты для предохранительных клапанов - API 526 или ASME.

Предохранительный клапан по сравнению с клапаном для сброса давления

Иногда термины предохранительный клапан и клапан сброса давления используются как синонимы.

Однако существуют различия между предохранительными клапанами и клапанами сброса давления:

• Предохранительный клапан открывается полностью и внезапно, когда оборудование (сосуд, котел) достигает установленного предела избыточного давления. Предохранительные клапаны сбрасывают давление без помощи контроллера и оператора.
• Клапан сброса давления (также называемый «PRV») - это устройство для сброса давления, установленное на сосуде, заполненном жидкостью. Открытие диска клапана PRV пропорционально увеличению давления в сосуде (то есть, оно происходит постепенно) и не внезапно (как в предохранительном клапане). Клапаны сброса давления обычно работают через комбинацию контроллера давления и исполнительного механизма (который открывает диск клапана пропорционально сигналу избыточного давления, полученному контроллером).

Причины избыточного давления сосуда

Давление в сосуде или трубопроводной системе может превышать пороговый предел по нескольким причинам. Спецификация API 521 отображает типичные основные причины:

• Закупоренное выходное отверстие
• Химическая реакция
• Разрыв труб и других устройств
• Пожар (оборудование, которое подвергается воздействию внешнего огня)
• Температурное расширение
• Сбой системы охлаждения

Каждое из этих нежелательных явлений может происходить по отдельности или одновременно и может создавать различную массу или объем расходуемого потока, например малый массовый расход для теплового расширения и большой массовый расход в случае химической реакции.

Проектно-техническая группа должна определить наихудший вариант развития событий для определения размера и выбора подходящего устройства для сброса давления с учетом вышеуказанных факторов.

Типы предохранительного клапана

Пружинный предохранительный клапан

Это наиболее распространенный тип: нагрузка на пружину рассчитана так, чтобы прижимать «диск» к входному давлению. Когда давление превышает установленное значение, пружина открывается, освобождая диск и жидкость, протекающую через клапан.

В зависимости от типа вещества, такого как пар, газ или жидкость, к пружине можно добавить сильфон для устранения эффекта противодавления.

Предохранительный груженый клапан 

Груженые клапаны не имеют пружины и используются для сосудов низкого давления.

Этот тип предохранительного клапана регулирует давление под действием веса диска (когда давление увеличивается, диск поднимается и клапан сбрасывает избыточное давление).

Клапан с сервоприводом

Клапаны с сервоуправлением состоят из «клапана управления» и «магистрального клапана».

В отличие от пружинных клапанов, давление контролируется и регулируется управляющим клапаном, а не главным клапаном.

Этот тип используется для клапанов большого размера и применений с высоким давлением, которые требуют более высокого крутящего момента и надежности.

Предохранительные клапаны доступны в большинстве марок материалов от углеродистой стали до нержавеющей стали и могут управлять избыточным давлением любой жидкости (углеводороды, газ, пар или вода).

Для каждого типа клапана фактически доступны сотни возможных конфигураций (на основе комбинаций параметров, таких как тип клапана, подтип, размер отверстия, номинальное давление, производственные нормы, материалы корпуса и отделки, работа клапана и т. д.).

Клапан для сброса давления

Типовый клапан сброса давления характеризуется быстрым срабатыванием или открытием пропорционально увеличению давления относительно давления открытия клапана.

Основными частями типового клапана для сброса давления являются корпус, крышка, диск, держатель диска, седло и пружина. Основанные на материале седла, типовые клапаны сброса давления классифицируются как клапаны с металлическим седлом и клапаны с мягким седлом.

В нормальных рабочих условиях давление на входе ниже установленного давления, а диск остается на форсунке, предотвращая протекание через форсунку.

Принцип работы типичного предохранительного пружинного клапана основан на балансе сил. Это означает, что пружинная нагрузка будет удерживать диск на седле до тех пор, пока давление в системе не станет меньше силы пружины.

Это давление называется заданным давлением. Диск остается на седле в закрытом положении, пока входное давление не превысит установленное давление и не преодолеет силу пружины. Когда давление на входе снизится до уровня ниже установленного усилия пружины, закрывается клапан.

Типичные предохранительные клапаны используются для применений, где отсутствует чрезмерное переменное или повышенное противодавление. Противодавление будет напрямую влиять на работу клапана. Повышение давления на стороне выхода PSV известно как противодавление. 

Преимущества обычного PRV

• Может использоваться во всех видах услуг по газу и жидкости
• Подходит для высокого давления и температуры
• Низкая стоимость по сравнению с другими типами

Недостатки типичного PRV

• Противодавление может повлиять на работу клапана
• Пружина подвергается коррозии, если используемый материал может быть едким едким
• Не подходит для опасных применений

Вакуумный предохранительный клапан

Простое вентиляционное отверстие может обеспечить защиту от вакуума. Наши домашние резервуары для хранения воды оснащены такими простыми вентиляционными отверстиями. Но в промышленном резервуаре, в котором хранятся различные химические вещества и углеводороды, этот простой вентиляционный канал может выделять пары этих продуктов в атмосферу, которая может быть пахучей, токсичной, потенциально опасной. Чтобы избежать такого выпуска, используются специальные вакуумные предохранительные клапаны.

Вакуумный предохранительный клапан давления -PVRV

Предохранительный вакуумный клапан или вакуумный вакуумный клапан предназначены для поддержания плотного уплотнения до тех пор, пока давление в системе или вакуум не превысят установленное давление клапана. Когда возникает избыточное давление, давление поднимает диск так же, как предохранительный клапан, позволяя парам проходить. Когда возникает вакуум, вакуум поднимает диск и позволяет воздуху внутри нарушить вакуум. Это как дыхание резервуара. Такое устройство PVRV предотвращает дальнейшую потерю пара в атмосферу, так как оно открывается только при достижении заданного давления.