چگونه یک سوپاپ ایمنی را اندازه کنیم: یک راهنمای فنی کامل

پاسخ کوتاه: چگونه یک سوپاپ ایمنی را اندازه کنیم

به اندازه a سوپاپ اطمینان ، باید ظرفیت تسکین مورد نیاز را در جریان جرمی یا حجمی محاسبه کنید، سپس یک ناحیه دهانه شیر به اندازه کافی بزرگ برای عبور آن جریان در فشار تنظیم شده شیر به اضافه فشار بیش از حد مجاز انتخاب کنید. فرمول حاکم به فاز سیال - گاز، بخار یا مایع - و استانداردهایی مانند API 520 قسمت اول ، API 526 و بخش هشتم ASME 1 روش محاسبه دقیق را تعریف کنید.

در عمل، اندازه‌گیری یک شیر فشار شکن یا شیر تخلیه ایمنی شامل چهار ورودی اصلی است:

• سرعت تسکین مورد نیاز (کیلوگرم در ساعت یا پوند در ساعت)
• تنظیم فشار و فشار بیش از حد مجاز (معمولاً 10٪ برای نصب تک شیر در هر ASME)
• فشار برگشتی در خروجی شیر
• خواص فیزیکی سیال در شرایط تسکین دهنده

هنگامی که مساحت روزنه مورد نیاز را محاسبه کردید، اندازه روزنه استاندارد بعدی را بزرگتر از جداول API 526 انتخاب می کنید – هرگز کوچکتر نیست. یک سوپاپ ایمنی کم اندازه نمی تواند از کشتی محافظت کند. یکی از بزرگترها پچ پچ می کند، فرسایش می یابد و نشت می کند.

چرا اندازه مناسب سوپاپ ایمنی بیش از آنچه بسیاری از مهندسان تصور می کنند اهمیت دارد؟

سوپاپ ایمنی آخرین خط دفاعی بین عملکرد عادی و یک رویداد فشار بیش از حد فاجعه بار است. اندازه کم به این معنی است که شیر نمی تواند به اندازه کافی سریع جریان یابد تا از تجاوز بیش از حد فشار کاری مجاز (MAWP) کشتی جلوگیری کند. بزرگ شدن بیش از حد یک مشکل متفاوت اما به همان اندازه جدی ایجاد می کند: دریچه باز می شود، مقدار کمی از مایع را تخلیه می کند، بسته می شود، و سپس به سرعت دوباره باز می شود - یک وضعیت مخرب به نام پچ پچ کردن .

پچ پچ باعث آسیب دیدن صندلی در عرض چند دقیقه می شود. یک سوپاپ ایمنی که باید 10 سال دوام بیاورد ممکن است در یک رویداد کمتر از یک ساعت از بین برود. هزینه‌های نگهداری برای صندلی‌های سوپاپ، دیسک‌ها و نازل‌ها می‌تواند بین 2000 تا 20000 دلار برای هر سوپاپ باشد، بدون احتساب تولید از دست رفته.

فراتر از اقتصاد، رعایت مقررات اجباری است. در اکثر حوزه های قضایی، مخازن تحت فشار باید توسط دستگاه های امدادی با اندازه و مهر مطابق با کدهای شناخته شده محافظت شوند. در ایالات متحده، کد ASME بویلر و مخزن تحت فشار بخش VIII استاندارد اولیه است. در اروپا، دستورالعمل تجهیزات فشار (PED) و EN ISO 4126 بر طراحی حاکم است. عدم رعایت مسئولیت قانونی ایجاد می کند و می تواند بیمه تجهیزات را باطل کند.

اصطلاحات کلیدی که باید قبل از اندازه‌گیری بدانید

اندازه سوپاپ ایمنی واژگان خاص خود را دارد. سوء تفاهم حتی یک عبارت می تواند منجر به یک خطای محاسباتی شود که در کل تمرین اندازه گیری منتشر می شود.

تنظیم فشار

فشار ورودی که در آن شیر اطمینان برای باز شدن تنظیم شده است. برای کشتی با MAWP 100 بارگ، فشار تنظیم شده نباید از 100 بارگ تجاوز کند. فشار تنظیم شده بر روی پلاک سوپاپ حک می شود و در هنگام تنظیم نیمکت تست می شود.

فشار بیش از حد

افزایش فشار بالاتر از فشار تنظیم شده در زمانی که شیر باز و در جریان است اتفاق می افتد. ASME اجازه می دهد 10٪ فشار بیش از حد برای یک شیر اطمینان و 16 درصد برای موارد آتش سوزی. فشار کاهش دهنده برابر با فشار تنظیم شده به اضافه فشار بیش از حد است.

فشار پشت

فشار در خروجی شیر، ناشی از سیستم لوله کشی تخلیه. فشار برگشتی فشار دیفرانسیل شیر را کاهش می دهد و بنابراین ظرفیت را کاهش می دهد. دو نوع وجود دارد:

• فشار برگشتی روی هم قرار گرفته است - قبل از باز شدن شیر، به دلیل فشار هدر یا خروجی بسته وجود دارد.
• فشار برگشتی ساخته شده - به دلیل تلفات اصطکاک در لوله تخلیه، تنها زمانی ایجاد می شود که دریچه جریان دارد.

شیرهای ایمنی معمولی به فشار برگشتی حساس هستند. اگر فشار برگشتی ساخته شده بیش از 10٪ فشار تنظیم شده باشد، a دم متعادل یا شیر کاهش فشار که توسط خلبان کار می کند باید در نظر گرفته شود.

ضریب تخلیه (Kd)

یک عامل بدون بعد که تلفات جریان را در بدنه شیر محاسبه می کند. API 520 از یک ضریب تخلیه رتبه بندی شده Kd استفاده می کند که معمولاً حدوداً حدوداً است 0.975 برای سرویس گاز/بخار و 0.65 برای سرویس مایع. تولیدکنندگان مقادیر Kd تایید شده را از تست های جریان ASME منتشر می کنند.

منطقه روزنه مورد نیاز (A)

حداقل مساحت جریان محاسبه شده از وظیفه تسکین دهنده شما. سپس این را با نام روزنه استاندارد بزرگتر بعدی از API 526 مطابقت دهید (D, E, F, G, H, J, K, L, M, N, P, Q, R, T).

گام به گام: چگونه یک سوپاپ ایمنی را برای سرویس گاز یا بخار اندازه کنیم

اندازه گاز و بخار از معادلات جریان تراکم پذیر استفاده می کند. متدولوژی API 520 قسمت اول استاندارد صنعتی برای این است. این مراحل را به ترتیب دنبال کنید.

مرحله 1: سناریوی پایه طراحی را شناسایی کنید

ابتدا باید تعیین کنید که چه چیزی باعث فشار بیش از حد می شود. سناریوهای رایج عبارتند از مسدود شدن خروجی، خرابی آب خنک کننده، قرار گرفتن در معرض آتش، پارگی لوله مبدل حرارتی و واکنش فرار. هر سناریو جریان تسکین مورد نیاز متفاوتی را تولید می کند. اندازه برای بدترین مورد معتبر، مگر اینکه فلسفه نصب به موارد همزمان نیاز داشته باشد.

مرحله 2: محاسبه جریان تسکین مورد نیاز

این از شبیه سازی فرآیند یا تعادل حرارت و مواد حاصل می شود. برای خروجی مسدود شده در کمپرسور، جریان مورد نیاز برابر با توان کامل کمپرسور است. برای موارد آتش سوزی، API 521 فرمول ورودی گرما را ارائه می دهد:

Q = 43200 × F × A ^0.82 (برای سطح مرطوب، بر حسب BTU/h، واحدهای امپریالیستی)

که در آن F یک فاکتور محیطی است (1.0 برای کشتی های لخت، 0.3 برای کشتی های با عایق کافی) و A سطح خیس شده بر حسب فوت مربع است.

مرحله 3: جریان بحرانی یا زیر بحرانی را بررسی کنید

جریان از طریق یک نازل شیر اطمینان زمانی بحرانی می شود (خفه می شود) زمانی که نسبت فشار برگشتی به فشار کاهشی کمتر از نسبت فشار بحرانی Cf باشد. برای یک گاز ایده آل، Cf به نسبت گرمای ویژه (k یا γ) بستگی دارد:

Cf = (2/(k 1)) ^k/(k-1)

برای بیشتر هیدروکربن ها و هوا، k ≈ 1.3-1.4، Cf ≈ 0.545-0.528 است. اگر فشار برگشتی / فشار کاهشی زیر Cf باشد، جریان بحرانی دارید و از معادله جریان بحرانی ساده‌تر استفاده می‌کنید. در غیر این صورت، از تصحیح زیر بحرانی استفاده کنید.

مرحله 4: فرمول اندازه گاز API 520 را اعمال کنید

برای جریان گاز بحرانی (API 520 قسمت اول، معادله 3):

A = W / (C × Kd × P1 × کیلوبایت × √(M / (T × Z)))

• A = مساحت روزنه مورد نیاز (در ²)
• W = ظرفیت تسکین مورد نیاز (پوند در ساعت)
• C = ثابت گاز مشتق شده از k (بدون بعد، جدول بندی شده در API 520 ضمیمه B)
• Kd = ضریب تخلیه موثر (برای اندازه گیری اولیه از 0.975 استفاده کنید)
• P1 = کاهش فشار در psia (تنظیم فشار × 1.1 14.7 برای تخلیه اتمسفر)
• Kb = ضریب تصحیح فشار برگشتی (از شکل های API 520؛ 1.0 اگر فشار برگشتی ناچیز باشد)
• M = وزن مولکولی گاز
• T = کاهش دما در Rankine (°F 460)
• Z = ضریب تراکم پذیری در شرایط تسکین (1.0 برای گاز ایده آل)

مرحله 5: اندازه روزنه استاندارد را انتخاب کنید

ناحیه محاسبه‌شده A را در نظر بگیرید و تعیین روزنه استاندارد بعدی را در API 526 بزرگ‌تر بیابید. برای مثال، اگر A = 0.85 اینچ مربع، یک روزنه D (0.110 اینچ مربع) خیلی کوچک است، یک E (0.196 اینچ مربع) خیلی کوچک است، و به همین ترتیب تا زمانی که تناسب مناسب را پیدا کنید. هرگز به سمت پایین گرد نکنید. دهانه انتخاب شده باید مساوی یا بزرگتر از مساحت مورد نیاز باشد.

اندازه یک شیر ایمنی برای سرویس بخار

اندازه بخار از نسخه ساده شده معادله گاز استفاده می کند زیرا خواص بخار در حالت اشباع به خوبی مشخص می شود. API 520 Part I فرمول مخصوص بخار را ارائه می دهد:

A = W / (51.45 × Kd × کش × Kn × Kb × P1)

• Ksh = ضریب تصحیح سوپرهیت (1.0 برای بخار اشباع؛ کمتر از 1.0 برای بخار فوق گرم، از API 520 جدول 6)
• Kn = تصحیح ناپیر برای بخار پرفشار (زمانی که فشار تنظیم شده از 1500 psia بیشتر شود اعمال می شود)
• سایر متغیرها برای سرویس گاز تعریف شده اند

به عنوان مثال، یک شیر اطمینان دیگ با ظرفیت تخلیه مورد نیاز 50000 پوند در ساعت بخار اشباع با فشار تنظیمی 250 psig (کاهش فشار = 275 psia) و هیچ فشار برگشتی قابل توجهی نیاز ندارد:

A = 50000 / (51.45 × 0.975 × 1.0 × 1.0 × 1.0 × 275) ≈ 3.62 اینچ مربع

از API 526، روزنه استاندارد بزرگتر بعدی بالاتر از 3.62 اینچ مربع، یک روزنه P با اندازه 6.38 اینچ مربع است که بزرگتر است. در عمل، ممکن است از دو دریچه کوچکتر به صورت موازی استفاده کنید تا اندازه هر دریچه نسبت به ناحیه دهانه آن مناسب‌تر باشد - این همچنین باعث ایجاد افزونگی می‌شود.

اندازه یک شیر ایمنی برای سرویس مایع

اندازه مایع با اندازه مایع تراکم پذیر تفاوت اساسی دارد. مایعات تراکم ناپذیر هستند، بنابراین ظرفیت توسط ریشه دوم فشار دیفرانسیل به جای فشار مطلق هدایت می شود.

فرمول اندازه‌گیری مایع API 520 به صورت زیر است:

A = Q / (38 × Kd × کیلووات × Kc × Kv × √(ΔP / G))

• Q = جریان تسکین دهنده مورد نیاز بر حسب گالن آمریکا در دقیقه (gpm)
• Kd = 0.65 برای سرویس مایع (نه 0.975)
• Kw = اصلاح فشار برگشتی برای شیرهای متعادل (1.0 برای شیرهای معمولی)
• Kc = تصحیح ترکیبی (1.0 اگر دیسک پارگی در بالادست وجود نداشته باشد، 0.9 اگر دیسک پارگی به صورت سری نصب شده باشد)
• Kv = ضریب تصحیح ویسکوزیته (1.0 برای اندازه اولیه؛ اگر سیال ویسکوز است تکرار شود)
• ΔP = فشار دیفرانسیل در سراسر شیر بر حسب psi (کاهش فشار منهای فشار برگشت)
• G = وزن مخصوص مایع نسبت به آب در دمای 60 درجه فارنهایت

شیرهای ایمنی مایع اغلب به مهر UV ASME Section VIII نیاز دارند، و باید از نسخه‌های تریم مایع ویژه بدنه شیر استاندارد استفاده شود. استفاده از بدنه دریچه گاز/بخار برای سرویس مایع بدون ترمیم مایع معمولاً نتیجه می دهد کاهش قابل توجه ظرفیت و بی ثباتی احتمالی

تصحیح ویسکوزیته برای سیالات غلیظ

اگر ویسکوزیته سیال در شرایط تخلیه از حدود 100 SSU (Saybolt Seconds Universal) بیشتر شود، ضریب تصحیح ویسکوزیته Kv قابل توجه می شود. تصحیح از عدد رینولدز از طریق روزنه استفاده می کند. با Kv = 1.0 شروع کنید، یک ناحیه دهانه آزمایشی را محاسبه کنید، عدد رینولدز را تعیین کنید، Kv را از نمودار API 520 جستجو کنید، سپس دوباره محاسبه کنید. تکرار کنید تا ناحیه دهانه همگرا شود - معمولاً در دو یا سه تکرار برای سیالات فرآیند معمولی.

اندازه های استاندارد روزنه: جدول مرجع API 526

هنگامی که مساحت روزنه مورد نیاز را محاسبه کردید، تعیین روزنه استاندارد بعدی را از API 526 انتخاب می‌کنید. جدول زیر تعیین‌های دهانه استاندارد و نواحی اسمی آنها را نشان می‌دهد. همیشه با برگه داده سازنده خاص تأیید کنید، زیرا نواحی دهانه مؤثر ممکن است کمی از مقادیر اسمی API 526 متفاوت باشد.

چگونه فشار برگشتی بر انتخاب و اندازه سوپاپ ایمنی تأثیر می گذارد

فشار برگشتی یکی از رایج‌ترین جنبه‌های اشتباه در اندازه‌گیری دریچه فشار شکن است. مهندسانی که آن را نادیده می‌گیرند، در نهایت با دریچه‌هایی مواجه می‌شوند که عملکرد متفاوتی نسبت به طراحی دارند – که گاهی اوقات خطرناک است.

شیرهای ایمنی معمولی

یک سوپاپ اطمینان معمولی با فنر مستقیم، حفره فنری خود را به سمت خروجی تخلیه می کند. این بدان معنی است که فشار برگشتی مستقیماً در برابر نیروی فنر عمل می کند و به طور موثر فشار تنظیم شده را افزایش می دهد. اگر فشار برگشتی روی هم قرار گیرد ثابت و شناخته شده ، شیر را می توان به صورت نیمکتی تنظیم کرد تا جبران شود. اما اگر فشار برگشتی متغیر باشد، فشار تنظیم شده با آن تغییر می کند - یک وضعیت خطرناک. API 520 این را توصیه می کند فشار برگشتی ایجاد شده روی شیر معمولی از 10 درصد فشار تنظیم شده تجاوز نمی کند در سنج

سوپاپ های ایمنی دم بالانس

یک شیر کاهش فشار دم متعادل از یک عنصر انعطاف پذیر برای جداسازی فنر از فشار برگشتی استفاده می کند و فشار تنظیم شده را بدون توجه به شرایط خروجی ثابت نگه می دارد. این شیرها می توانند فشار برگشتی را تا حد تقریبا 50 درصد فشار تنظیم شده بدون کاهش قابل توجه عملکرد، اگرچه ظرفیت همچنان با افزایش فشار برگشت کاهش می یابد و اصلاح Kb همچنان اعمال می شود.

شیرهای کاهش فشار که توسط خلبان کار می کنند

یک شیر کمکی که توسط پایلوت کار می کند از فشار فرآیند برای بسته نگه داشتن صندلی اصلی شیر استفاده می کند. دریچه اصلی تنها زمانی باز می شود که خلبان فشار بیش از حد را احساس کند. این شیرها اساساً از تأثیرات فشار برگشتی بر روی فشار تنظیم شده مصون هستند و می توانند با فشارهای برگشتی تا حداکثر کار کنند 80% فشار تنظیم شده در برخی طرح ها . آنها اغلب برای کاربردهای فشار بالا، هدرهای شعله ور با فشار برگشتی قابل توجه و موقعیت هایی که فشار تنظیم دقیق حیاتی است انتخاب می شوند.

تسکین دو فاز و مخلوط فاز: ملاحظات ویژه

هنگامی که سیال تسکین دهنده مخلوط دو فازی مایع و بخار است، نه روش اندازه گیری گاز و نه مایع به طور مستقیم اعمال نمی شود. سیالات چشمک زن، سیستم های راکتیو و مدارهای تبرید اغلب سناریوهای تسکین دو فازی را تولید می کنند. کوچک کردن اندازه در این موارد رایج و خطرناک است.

روش های شناخته شده برای اندازه گیری دو فاز عبارتند از:

• روش DIERS (موسسه طراحی برای سیستم‌های امداد اضطراری) - دقیق‌ترین رویکرد، که به طور خاص برای سیستم‌های دو فازی واکنشی و غیرتعادلی توسعه یافته است.
• روش امگا - یک مدل تعادل ساده شده از Leung (1986)، که در API 520 ضمیمه C پذیرفته شده است. از یک پارامتر منفرد ω که از محاسبات فلش در 90% و 100% کاهش فشار بدست می آید استفاده می کند.
• HEM (مدل تعادل همگن) - تعادل کامل ترمودینامیکی و اختلاط همگن را فرض می کند. محافظه کار برای اکثر برنامه ها

اندازه‌گیری دو فازی معمولاً به یک شبیه‌ساز فرآیند (مانند Aspen HYSYS، SimSci PRO/II یا VMGSim) برای تولید داده‌های فلش در شرایط تسکین‌دهنده نیاز دارد. منطقه روزنه مورد نیاز حاصل اغلب است 2 تا 5 برابر بزرگتر از آنچه که یک محاسبه بخار خالص برای همان سرعت جریان پیشنهاد می کند. به همین دلیل است که بسیاری از کارخانه‌هایی که دریچه‌های کمکی را با فرض سرویس‌دهی فقط بخار اندازه‌گیری می‌کنند، متوجه شده‌اند که وقتی سیال واقعی دو فاز بود، اندازه آن‌ها به شدت کمتر است.

افت فشار ورودی: قانون 3 درصدی که نادیده گرفته می شود

فشار در ورودی شیر در هنگام جریان نباید بیش از 3٪ کمتر از فشار تنظیم شده باشد (برای API 520 Part II و API 526). این محدودیت 3 درصدی در افت فشار ورودی یکی از محدودیت‌هایی است که اغلب در عمل نصب نقض می‌شود و باعث ایجاد صدا می‌شود.

دلیل این امر این است: هنگامی که فشار ورودی کاهش می یابد، یک شیر اطمینان فنری شروع به بسته شدن می کند. اگر لوله ورودی دارای مقاومت بالایی باشد، با باز شدن شیر، فشار در ورودی شیر به شدت کاهش می یابد. اگر این افت از میزان دمش بیشتر شود (کاهش فشار مورد نیاز برای قرار دادن مجدد شیر - معمولاً 7 تا 10٪ فشار تنظیم شده برای شیرهای فرآیند)، شیر قبل از بازیابی فشار سیستم بسته می شود، سپس دوباره باز می شود. چرخه تکرار می شود - این حرف زدن است و نشیمنگاه سوپاپ را از بین می برد.

در عمل، قانون 3 درصد به این معنی است که لوله ورودی باید کوتاه و سوراخ بزرگ باشد. یک دستورالعمل تقریبی: نازل ورودی باید باشد حداقل به اندازه اندازه اتصال ورودی شیر از جدول API 526، و طول معادل لوله ورودی باید به حداقل برسد. قبل از نهایی کردن طراحی نصب، افت فشار واقعی را در جریان تخلیه کامل با استفاده از معادله دارسی-وایزباخ محاسبه کنید.

اندازه مورد آتش سوزی: زمانی که امداد حرارتی غالب است

موارد آتش سوزی اغلب بر اندازه دریچه ایمنی برای مخازن ذخیره سازی و تجهیزات فرآیندی واقع در مناطق دارای موجودی قابل اشتعال نظارت می کنند. در این سناریو، آتش سوزی در حوضچه در اطراف کشتی، گرم کردن محتویات و تولید بخار ایجاد می شود که باید تخلیه شود.

API 521 دو معادله را برای ورودی گرمای آتش ارائه می دهد - یکی برای سطح خیس شده (مایع زیر شعله) و دیگری برای سطح خیس نشده (فضای بخار). معادله سطح خیس شده معمولاً بر حسب BTU/h یا کیلو وات حاکم است و ورودی گرما را ارائه می دهد. سپس این گرمای ورودی بر گرمای نهان تبخیر مایع در شرایط تسکین‌دهنده تقسیم می‌شود تا نرخ جریان بخار مورد نیاز به دست آید.

یک جزئیات مهم: مورد آتش اجازه می دهد 21 درصد فشار بیش از حد تحت ASME بخش VIII (در مقابل 10٪ برای موارد عادی)، که تا حدودی سطح روزنه مورد نیاز را کاهش می دهد. با این حال، ASME همچنین ایجاب می‌کند که مورد آتش‌سوزی یا توسط یک دریچه امداد آتش اختصاصی که روی 110٪ MAWP تنظیم شده است (در حالی که شیر اولیه در 100٪ است) یا با نشان دادن اینکه دریچه اولیه ظرفیت کافی برای هر دو سناریو دارد، رسیدگی شود.

مثال: یک ظرف افقی حاوی 10000 گالن نفتا با 2000 فوت مربع سطح مرطوب، بدون زهکشی، بدون عایق و بدون استفاده از آب آتش نشانی (F = 1.0):

Q = 43200 × 1.0 × 2000 ^0.82 ≈ 34,200,000 BTU/h

اگر گرمای نهان نفتا در شرایط تسکین 120 BTU/lb باشد، جریان بخار مورد نیاز 285000 پوند در ساعت است - یک نیاز تسکین دهنده بسیار بزرگ که احتمالاً باعث انتخاب شیرهای ایمنی با دهانه بزرگ یا یک دریچه پایلوت می شود.

اشتباهات رایج در اندازه گیری و نحوه اجتناب از آنها

استفاده از فاز سیال نادرست

اگر سیال واقعی در شرایط تخلیه دوفاز باشد، با فرض اینکه ریلف تماماً بخار است، می‌تواند ضریب 3 یا بیشتر شیر را کم‌تر کند. برای تعیین فاز و ترکیب واقعی سیال جاری، همیشه یک محاسبه فلش را در کاهش فشار و دمای انجام دهید.

نادیده گرفتن فشار برگشتی در سیستم های شعله ور

با افزایش سن گیاه و اضافه شدن بارهای کمکی بیشتر به هدر فلر، فشار برگشتی افزایش می یابد. دریچه ای با اندازه فشار برگشتی 5 psi در سال یک ممکن است ده سال بعد با بارگیری سیستم فلر، 25 psi فشار برگشتی را مشاهده کند. در طول بررسی های مدیریت تغییر، مفروضات فشار برگشتی را دوباره بررسی کنید.

انتخاب شیرهای بزرگ "برای ایمنی"

غریزه اضافه کردن حاشیه با انتخاب دریچه بزرگتر نتیجه معکوس دارد. یک سوپاپ ایمنی بزرگ به صدا در می آید که باعث آسیب مکانیکی و نشتی می شود. API 520 Part I به صراحت هشدار می دهد: دهانه انتخاب شده باید تا حد امکان به مساحت مورد نیاز محاسبه شده نزدیک باشد بدون اینکه به زیر آن برود. اگر اندازه استاندارد بعدی منجر به یک شیر بیش از 10٪ بزرگتر از حد لازم شد، استفاده از فشار تنظیم شده کوچکتر یا دو شیر کوچکتر به صورت موازی را در نظر بگیرید.

فراموش کردن ضریب تصحیح ترکیبی Kc

هنگامی که یک دیسک پارگی در بالادست یک شیر اطمینان نصب می شود، این ترکیب به عنوان یک دستگاه عمل می کند و ظرفیت کاهش می یابد. API 520 Kc = 0.9 را مشخص می کند مگر اینکه ترکیب خاص آزمایش و تأیید شده باشد. بسیاری از مهندسان این فاکتور را فقط در فرمول اندازه گیری مایع اعمال می کنند و فراموش می کنند که برای اندازه گیری گاز نیز کاربرد دارد.

عدم محاسبه فشار عملیاتی در مقابل فشار تنظیم شده

بخش هشتم ASME به یک شیر اطمینان نیاز دارد که بسته بماند و در شرایط عملیاتی عادی نشتی نداشته باشد. API حداقل را توصیه می کند 10% حاشیه عملیاتی بین فشار کاری معمولی و فشار تنظیم شده (یعنی فشار تنظیم شده باید حداقل 1.1× حداکثر فشار کاری معمولی باشد). سوپاپ‌ها خیلی نزدیک عمل می‌کردند تا فشار تنظیم شود، نشتی صندلی و سایش زودرس.

نرم افزار و ابزار اندازه گیری شیر ایمنی

محاسبه دستی با استفاده از معادلات API 520 برای سیالات تک فاز ساده است اما برای سیستم های امداد بزرگ با دریچه های زیاد زمان بر است. چندین ابزار نرم افزاری فرآیند را خودکار می کنند:

• Aspen FLARENET / Aspen Flare System Analyzer - استاندارد صنعتی برای مدل سازی شبکه شعله ور. اندازه‌گیری دریچه‌های کمکی و تحلیل فشار برگشتی هدر به طور همزمان
• EPCON API - ابزار اندازه گیری اختصاصی API 520/521/526؛ به طور گسترده ای برای اندازه گیری جداگانه دریچه ها استفاده می شود
• ابزار اندازه‌گیری آنلاین هندبوک مهندسی کراسبی - ارائه شده توسط Emerson/Crosby برای اندازه سریع محصولات شیر خود
• Leser VALVESTAR - ابزار سازنده اروپایی؛ هر دو روش API و EN ISO 4126 را اعمال می کند
• COMPRESS / PV Elite - در درجه اول نرم افزار طراحی کشتی است، اما شامل ماژول های اندازه گیری شیر تسکین یکپارچه می شود

این ابزارها خطاهای محاسباتی را کاهش می‌دهند و اسنادی را برای ارسال‌های قانونی ایجاد می‌کنند. با این حال، آنها به ورودی های صحیح نیاز دارند. زباله در، زباله خارج - درک معادلات و مفروضات اساسی برای تشخیص خطاها در خروجی نرم افزار ضروری است.

خلاصه الزامات مقررات و کد

مناطق و صنایع مختلف کدهای متفاوتی را برای اندازه و نصب شیر اطمینان اعمال می کنند. جدول زیر استانداردهای اولیه را خلاصه می کند:

چک لیست عملی برای اندازه گیری سوپاپ ایمنی

قبل از نهایی کردن هر گونه محاسبه اندازه شیر اطمینان و مشخصات تهیه، از این چک لیست استفاده کنید.

1. شناسایی تمام سناریوهای معتبر بیش از حد فشار و تعیین مورد حاکم (حداکثر جریان امدادی مورد نیاز)
2. MAWP را تأیید کنید و فشار را تنظیم کنید، با اطمینان از حداقل 10٪ حاشیه عملیاتی بالاتر از حداکثر فشار عملیاتی معمولی
3. فاز سیال تسکین دهنده (گاز، مایع، بخار، دو فاز) را در فشار تنظیم شده به اضافه فشار اضافه تعیین کنید.
4. جمع آوری خواص سیال: وزن مولکولی، نسبت k، تراکم پذیری Z، ویسکوزیته، گرمای نهان، وزن مخصوص
5. فشار برگشتی را تخمین بزنید (فشار قرار گرفته و ساخته شده) و بر این اساس نوع شیر را انتخاب کنید
6. فرمول صحیح API 520 را برای فاز سیال اعمال کنید و سطح روزنه مورد نیاز A را محاسبه کنید
7. تمام فاکتورهای تصحیح (Kb، Kc، Kw، Kv) را که برای نصب شما قابل اجرا هستند، اعمال کنید
8. روزنه استاندارد بزرگتر بعدی را از API 526 انتخاب کنید. بررسی کنید که منطقه انتخاب شده بیش از 10٪ بزرگتر از حد مورد نیاز نباشد (برای جلوگیری از خطر پچ پچ)
9. بررسی کنید که افت فشار لوله ورودی در جریان تخلیه کامل از 3 درصد فشار تنظیم شده تجاوز نکند
10. اطمینان حاصل کنید که فشار برگشت لوله تخلیه در جریان تخلیه کامل در محدوده مجاز نوع شیر است.
11. مواد ساخت و ساز سازگار با سیال فرآیند و دما را مشخص کنید
12. تأیید کنید که شیر دارای مهر کد صحیح است (UV برای ASME بخش VIII، V برای سرویس بویلر بخش I)